新能源電站故障緊急控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新能源電站故障緊急控制方法，該方法通過采集電氣信號(hào)信息，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組緊急控制邏輯，設(shè)定網(wǎng)側(cè)變流器無功參考值控制信號(hào)，根據(jù)無功補(bǔ)償裝置緊急控制邏輯，設(shè)定無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)開關(guān)閘的開斷信號(hào)，從而對(duì)新能源電站故障進(jìn)行有效控制，增強(qiáng)新能源電站的低電壓穿越能力，同時(shí)減輕故障恢復(fù)階段的高電壓現(xiàn)象，從而有效防御新能源電站連鎖脫網(wǎng)事故的發(fā)生。
【專利說明】新能源電站故障緊急控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電站故障控制方法，具體是一種新能源電站故障緊急控制方法，屬于新能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]具有隨機(jī)性和間歇性特點(diǎn)的新能源并網(wǎng)將給系統(tǒng)的無功電壓穩(wěn)定運(yùn)行帶來較大影響。2011年中國(guó)西北、華北的大規(guī)模風(fēng)電基地發(fā)生多起風(fēng)電機(jī)組連鎖脫網(wǎng)事故。這幾起大面積風(fēng)電脫網(wǎng)事故與風(fēng)機(jī)的低電壓穿越能力、高電壓穿越能力、以及無功補(bǔ)償裝置的動(dòng)作有關(guān)。雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》已經(jīng)要求風(fēng)電機(jī)組具備低電壓穿越能力，但由于風(fēng)電機(jī)組的故障穿越時(shí)間有限，如果發(fā)生疊加擾動(dòng)或故障，或風(fēng)電場(chǎng)的無功源控制策略失當(dāng)，同樣有可能發(fā)生風(fēng)電場(chǎng)的連鎖脫網(wǎng)事故；此外，在故障暫態(tài)恢復(fù)過程中也有可能由于無功補(bǔ)償裝置的動(dòng)作導(dǎo)致具備低電壓穿越能力的風(fēng)電場(chǎng)出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象從而引起風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)。
[0003]現(xiàn)有研究提出的無功補(bǔ)償裝置的切除策略主要有兩種:(I)在電壓跌落期間將無功補(bǔ)償裝置參考電納置零；(2)檢測(cè)到故障后電壓恢復(fù)或發(fā)生過電壓時(shí)由內(nèi)部控制器切除無功補(bǔ)償裝置中的電容器組。由于儲(chǔ)能元件的時(shí)滯問題和無功補(bǔ)償裝置的整組時(shí)間(無功補(bǔ)償裝置的采樣、運(yùn)算、指令發(fā)出以及開關(guān)分閘的固有時(shí)間)，這兩種方法能否完全避開電壓恢復(fù)后的暫態(tài)過電壓仍值得進(jìn)一步研究。并且現(xiàn)有研究缺乏能夠針對(duì)連鎖故障整體發(fā)展過程的應(yīng)對(duì)策略。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種新能源電站故障緊急控制方法，該方法有效解決新能源基地中由單個(gè)電氣設(shè)備故障引起的新能源發(fā)電設(shè)備(風(fēng)電、光伏)連鎖脫網(wǎng)問題，從而保證新能源基地穩(wěn)定聞效運(yùn)行。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種新能源電站故障緊急控制方法，其包括如下步驟:
[0006]( I)采集風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓Uvpcc和撬棒保護(hù)信號(hào)Sra?！?，采集新能源基地內(nèi)無功補(bǔ)償裝直并網(wǎng)點(diǎn)電壓Usvcpcx ；
[0007](2)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組緊急控制邏輯，設(shè)定網(wǎng)側(cè)變流器無功參考值控制信號(hào)QMf，風(fēng)電機(jī)組緊急控制邏輯為:設(shè)定網(wǎng)側(cè)變流器參與無功支撐的低電壓投入值Ugsanin和高電壓退出值Ugscmax,設(shè)定其無功輸出限幅環(huán)節(jié)Qesemax=UwpcJesanax，其中Iesanax采用網(wǎng)側(cè)變流器過流保護(hù)限值；當(dāng) Scrabm=I (Crowbar 投入)且 UwpecXUgseniin 時(shí)，設(shè)定 Qraf=UwpeeIesc, Igsc 為網(wǎng)側(cè)變流器額定電流，此時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器向系統(tǒng)提供無功支撐；當(dāng)電壓變化值dUwpcx/dt為正，且UwpJUgsanax時(shí)，設(shè)定QMf=0，此時(shí)網(wǎng)側(cè)變流器重新維持直流電壓穩(wěn)定，不再提供無功支撐；
[0008](3)根據(jù)無功補(bǔ)償裝置緊急控制邏輯，設(shè)定無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)開關(guān)閘的開斷信號(hào)，無功補(bǔ)償裝置緊急控制邏輯為:設(shè)定無功補(bǔ)償裝置切除電壓Usvailin，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定Usvcmin=0.5 ;設(shè)定無功補(bǔ)償裝置重投電壓下限Usvcmin2和重投電壓上限Usvcmax,此處設(shè)定是保證無功補(bǔ)償裝置重新投入時(shí)系統(tǒng)處于正常狀態(tài)；當(dāng)Ustcp JUsvaiin時(shí)，延時(shí)tSTC1斷開并網(wǎng)開關(guān)閘，tSTC1應(yīng)當(dāng)略小于風(fēng)電場(chǎng)送出線路保護(hù)設(shè)置的故障切除時(shí)間以保證無功補(bǔ)償裝置在無功支撐能力的充分利用；已切除無功補(bǔ)償裝置根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)整參考電納；故障切除后，經(jīng)過延時(shí)tSVC2，檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓，當(dāng)USTCniin2〈USVCpcx〈USVQliax時(shí)，閉合并網(wǎng)開關(guān)閘，否則繼續(xù)等待tSVC2, tSVC2應(yīng)當(dāng)足夠避開暫態(tài)過電壓；當(dāng)并網(wǎng)完成后，按照常規(guī)無功電壓控制方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的無功電壓進(jìn)行調(diào)整。
[0009]本方法可以增強(qiáng)新能源電站的低電壓穿越能力，同時(shí)減輕故障恢復(fù)階段的高電壓現(xiàn)象，從而有效防御新能源電站連鎖脫網(wǎng)事故的發(fā)生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011]圖1為本發(fā)明新能源電站故障緊急控制方法流程圖。
[0012]圖2為含新能源的電力系統(tǒng)拓?fù)鋱D。
[0013]圖3為采用緊急控制策略和未采用時(shí)第一個(gè)新能源電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓情況效果對(duì)比圖。
[0014]圖4為采用緊急控制策略和未采用時(shí)第二個(gè)新能源電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓情況效果對(duì)比圖。
[0015]圖5為采用緊急控制策略和未采用時(shí)第三個(gè)新能源電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓情況效果對(duì)比圖。
[0016]圖6為采用緊急控制策略和未采用時(shí)第四個(gè)新能源電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓情況效果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以某地區(qū)含新能源的電力系統(tǒng)為例，該地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和基本數(shù)據(jù)如圖2所示。風(fēng)電場(chǎng)群均由額定容量為5MW雙饋風(fēng)電機(jī)組組成。為了提高電壓穩(wěn)定性和補(bǔ)償風(fēng)電送出所需無功，在風(fēng)電場(chǎng)升壓變壓器35kV側(cè)加裝了無功補(bǔ)償裝置，其中風(fēng)電場(chǎng)群I和4中為SVC，風(fēng)電場(chǎng)群2和3中為固定電容器，容量為風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的25%~50%。并在匯集站B230母線處安裝容量為IOOMvar的固定電容器。新能源電站保護(hù)設(shè)定如表1所示。
[0018]表1新能源電站低電壓/高電壓保護(hù)設(shè)定
新能源電低電壓穿越能力高電壓穿越能力
_^__(電樂判定)__C電壓判定)_
風(fēng)電場(chǎng)群 nc:
,,<0.6直ft切除
1-1
「 ?--1'! !SSSnf
[0019]12>1.2 保持并網(wǎng) 0.1s
風(fēng)電場(chǎng)群2 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) _
ra*+,#3^>1.1 保持并網(wǎng) 4S~
晴滕3___>1.2保持并網(wǎng)1S
光伏電站 <0.6直接a除_>1.1直接切除
[0020]新能源電站故障緊急控制方法步驟如下:[0021 ] ( I)采集風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓Uwpcx和撬棒保護(hù)信號(hào)Sra?！?，采集新能源基地內(nèi)無功補(bǔ)償裝直并網(wǎng)點(diǎn)電壓Usvcpcx ；
[0022](2)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組緊急控制邏輯，設(shè)定網(wǎng)側(cè)變流器無功參考值控制信號(hào)QMf，風(fēng)電機(jī)組緊急控制邏輯為:設(shè)定網(wǎng)側(cè)變流器參與無功支撐的低電壓投入值Ugsanin和高電壓退出值Ugscmax,設(shè)定其無功輸出限幅環(huán)節(jié)Qesemax=UwpcJesanax，其中Iesanax采用網(wǎng)側(cè)變流器過流保護(hù)限值；當(dāng) Scrabm=I (Crowbar 投入)且 UwpecXUgseniin 時(shí)，設(shè)定 Qraf=UwpeeIesc, Igsc 為網(wǎng)側(cè)變流器額定電流，此時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器向系統(tǒng)提供無功支撐；當(dāng)電壓變化值dUwpcx/dt為正，且UwpJUgsanax時(shí)，設(shè)定QMf=0，此時(shí)網(wǎng)側(cè)變流器重新維持直流電壓穩(wěn)定，不再提供無功支撐；
[0023](3)根據(jù)無功補(bǔ)償裝置緊急控制邏輯，設(shè)定無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)開關(guān)閘的開斷信號(hào)，無功補(bǔ)償裝置緊急控制邏輯為:設(shè)定無功補(bǔ)償裝置切除電壓USVMn，設(shè)定無功補(bǔ)償裝置重投電壓下限Usvcmin2和重投電壓上限Usvcmax，此處設(shè)定是保證無功補(bǔ)償裝置重新投入時(shí)系統(tǒng)處于正常狀態(tài)；當(dāng)UsvcpJUsvcmin時(shí),延時(shí)tsva斷開并網(wǎng)開關(guān)閘，tsva應(yīng)當(dāng)略小于風(fēng)電場(chǎng)送出線路保護(hù)設(shè)置的故障切除時(shí)間以保證無功補(bǔ)償裝置在無功支撐能力的充分利用；已切除無功補(bǔ)償裝置根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)整參考電納；故障切除后，經(jīng)過延時(shí)tSVC2，檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓，當(dāng)UsVCmin2 <USVCpcc<USVCmax時(shí)，閉合并網(wǎng)開關(guān)閘，否則繼續(xù)等待tSTC2, tsvc2應(yīng)當(dāng)足夠避開暫態(tài)過電壓；當(dāng)并網(wǎng)完成后，按照常規(guī)無功電壓控制方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的無功電壓進(jìn)行調(diào)整。[0024]其流程如圖1所示，算例中控制策略的各設(shè)定值為:
[0025]Ugscmin-0.6，Ugscmax-0.9，Usvcmin-0.5，Usvcmin2-0.9，Usvcmax-L 05，tsvcl-80ms，tSVC2-700ms。
[0026]圖3-6是采用本發(fā)明所提緊急控制策略后四個(gè)新能源電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓情況。各點(diǎn)在故障期間最低電壓有不同程度的提高，故障切除后的過電壓過程有明顯降低，0.7s內(nèi)所有并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)穩(wěn)定到正常范圍以內(nèi)。采用本發(fā)明所提緊急控制策略和未采用時(shí)的電壓變化情況對(duì)比結(jié)果詳見表2。
[0027]表2各主要節(jié)點(diǎn)電壓情況對(duì)比
【權(quán)利要求】
1.一種新能源電站故障緊急控制方法，其特征在于包括如下步驟: (1)采集風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓Uwpcc和撬棒保護(hù)信號(hào)sra。—，采集新能源基地內(nèi)無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)點(diǎn)電壓 UsVCpcc ; (2)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組緊急控制邏輯，設(shè)定網(wǎng)側(cè)變流器無功參考值控制信號(hào)QMf，風(fēng)電機(jī)組緊急控制邏輯為:設(shè)定網(wǎng)側(cè)變流器參與無功支撐的低電壓投入值Ugsanin和高電壓退出值Ugscmax,設(shè)定其無功輸出限幅環(huán)節(jié)，其中Iesaiiax采用網(wǎng)側(cè)變流器過流保護(hù)限值；當(dāng)Scratto=HUUgsanin時(shí)，設(shè)定Qd=UwpcJesc, Iesc為網(wǎng)側(cè)變流器額定電流，此時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器向系統(tǒng)提供無功支撐；當(dāng)電壓變化值dUdt為正，且UwpJUgsemax時(shí)，設(shè)定QMf=0，此時(shí)網(wǎng)側(cè)變流器重新維持直流電壓穩(wěn)定，不再提供無功支撐； (3)根據(jù)無功補(bǔ)償裝置緊急控制邏輯，設(shè)定無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)開關(guān)閘的開斷信號(hào)，無功補(bǔ)償裝置緊急控制邏輯為:設(shè)定無功補(bǔ)償裝置切除電壓Usvaiin，設(shè)定無功補(bǔ)償裝置重投電壓下限 Usvcmin2 和重投電壓上限 UsVCmax ; Usvcpcc〈UsvCmin 時(shí)，延時(shí)tsra斷開并網(wǎng)開關(guān)閘，tsra應(yīng)當(dāng)小于風(fēng)電場(chǎng)送出線路保護(hù)設(shè)置的故障切除時(shí)間以保證無功補(bǔ)償裝置在無功支撐能力的充分利用；已切除無功補(bǔ)償裝置根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)整參考電納；故障切除后，經(jīng)過延時(shí)tSVC2，檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓，當(dāng) UsVCmin2〈UsvCpcc〈UsvCmax 時(shí)，閉合并網(wǎng)開關(guān)閘，否則繼續(xù)等待tSTC2，tSVC2應(yīng)當(dāng)足夠避開暫態(tài)過電壓；當(dāng)并網(wǎng)完成后，按照常規(guī)無功電壓控制方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的無功電壓進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源電站故障緊急控制方法，其特征在于:所述UsVCmin-O- 5。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK103501002SQ201310477484
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】王 琦, 湯奕 申請(qǐng)人:王 琦