[发明专利]一种用于提高风电场可控性的稳控装置与风电场EMS能量管理系统的协调控制方法

摘要

本发明公开了一种用于提高风电场可控性的稳控装置与风电场EMS能量管理系统的协调控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明一方面利用稳控装置作为稳控系统执行站，在紧急情况下可执行紧急切馈线动作；另一方面稳控装置作为风场各EMS能量管理系统与风电调度中心联系枢纽，实时监测风电场出力，上传风电场运行信息，合理分解控制计划到各风场EMS能量管理系统，并将稳控装置作为风电场功率调节的一种后备手段，对于功率调整不到位的风电场采取强制措施，以保障电网安全以及风电调度的公平性。本发明能增加风电场的可控性，在保障电网安全稳定的前提下，能充分利用风电场风资源的时空差异实现风风互补，提高风电利用率。

主权项

一种用于提高风电场可控性的稳控装置与风电场EMS能量管理系统的协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)稳控装置监测风电场相关运行信息，并优先将风电场主变有功功率和作为风电场当前出力Psum上传到主站或者调度中心，如果主变出现异常，则改风电场内所有馈线功率总和作为风电场当前出力上传调度中心，即有：Psum=Σ1mPLj]]>其中，PLj为第j条馈线的有功功率，m为风电场内馈线的总数；2)如果稳控装置收到安全稳定控制系统的紧急控制命令，则根据控制量和最小过切原则，不经过风电场EMS能量管理系统，立即切除馈线开关，切除后返回步骤1)；如果稳控装置没有收到安全稳定控制系统的紧急控制命令，则进入步骤3)；3)首先需判别风电场当前出力是否过低，如果风电场当前出力Psum小于最小出力定值PplMin，则判风电场当前出力过低，需要闭锁切馈线逻辑，返回步骤1)；反之，则进一步判断风电场运行是否异常：稳控装置根据输入的模拟量和开关量信息判断风电场是否存在异常，当满足下列条件之一即判风电场运行状态异常：①通信异常；②功能压板退出；③主变采集功率与馈线累加功率误差过大；如果风电场运行状态异常，则强制取稳控装置的最小出力定值作为风电场当前计划值Pplan，此时，若风电场当前出力Psum大于风电场当前计划值Pplan，则闭锁稳控装置切馈线和闭锁超发告警功能一段时间然后返回步骤1)，若风电场当前出力Psum小于等于风电场当前计划值Pplan，则直接返回步骤1)；如果风电场运行状态不存在异常，则进入步骤4)；4)满足以下任一条件，认为主站控制模式进行了转换：①风电场本次接收计划<上次接收计划*α；②风电场本次接收计划<风电场实际出力*β；其中，α、β均为系数定值；当主站控制模式进行了转换时，分别采取以下不同闭锁措施：a)在主站模式变化后的前T1分钟内强制闭锁装置切馈线功能；b)若在T1分钟到T2分钟内风电场当前出力小于等于风电场当前计划值则立即解除闭锁；c)若在T1分钟到T2分钟内风电场当前出力一直大于风电场当前计划值则稳控装置继续闭锁T2‑T1分钟；其中，T1为最小强制闭锁时间，T2为最大强制闭锁时间；主站控制模式转换闭锁结束后，返回步骤1)；如果主站控制模式没有转换，则直接进入步骤5)；5)如果稳控装置没有接收到新的计划值Pplan，则进入步骤6)；反之稳控装置根据风电场当前出力Psum、各EMS能量管理系统的调节速率、各EMS能量管理系统的当前出力、各EMS能量管理系统的当前最大出力能力，分解计算各个EMS能量管理系统的调整指令和预计调整时间T：首先，根据各EMS能量管理系统的调节速率进行排序，设Ki为第i个EMS能量管理系统的调节速率，假设K1>K2>K3>…>Ki>…>Kn，n为风电场内EMS能量管理系统的总数；然后，按以下公式计算各EMS能量管理系统的最大功率调整值：ΔPmaxi=Pmaxi-Pi,ΔP≥0Pi,ΔP<0]]>ΔP＝Pplan‑Psum其中，ΔPmaxi为第i个EMS能量管理系统的最大功率调整值，Pmaxi为第i个EMS能量管理系统的当前最大出力能力，Pi为第i个EMS能量管理系统的当前出力，ΔP为风电场总需要调整的功率值；接着，按以下公式计算向各EMS能量管理系统下达的功率调整值以及预计调整时间：ΔPyi=ΔP*ΔPmaxiΣ1nΔPmaxji=1(ΔP-Σ1i-1ΔPj)*ΔPmaxiΣ1nΔPmaxji>1]]>ΔPfi=ΔP*KiΣ1nKji=1(ΔP-Σ1i-1ΔPj)*KiΣ1i-1Kji>1]]>|ΔPi|＝min(max(|ΔPyi|，|ΔPfi|),|ΔPmaxi|)ΔPi=|ΔPi|,ΔP≥0-|ΔPi|,ΔP<0]]>T=max|ΔP1|K1,|ΔP2|K2,...,|ΔPi|Ki]]>其中，ΔPfi、ΔPyi为第i个EMS能量管理系统按速度比率分配量和按余量比率分配量，ΔPi和ΔPj分别为第i个和第j个EMS能量管理系统的功率调整值，ΔPmaxj为第j个EMS能量管理系统的最大功率调整值，Kj为第j个EMS能量管理系统的调节速率，T为预计调整时间；最后，稳控装置将ΔPi和T下达到风电场EMS能量管理系统，由风电场EMS能量管理系统对具体风机功率进行调节；如果在T时间后，风电场当前出力超过相应的超出力门槛值，则进入步骤6)，否则返回步骤1)；6)如果风电场当前出力没有超过相应的超出力门槛值，返回步骤1)；反之稳控装置根据风电场当前出力超过相应的超出力门槛值的程度分别采取不同的延时时长，用于提醒风场迅速做出调整：当Psum>Pplan+Pgzl时，采取长延时，延时时长为Tgzl；当Psum>Pplan*KgZS时，采取短延时，延时时长为TgzS；若在延时计时结束前能将功率调整到门槛值以下后，则返回步骤1)；否则稳控装置将采取强制切除馈线措施，再返回步骤1)；上述Pgzl、KgzS、Tgzl、TgzS分别是长延时超计划值门槛定值、短延时超计划值门槛系数、长延时超计划值时间定值、短延时超计划值时间定值。