风机振荡扰动源切除的方法
【专利摘要】PMU等数据显示，新疆哈密三塘湖地区风电功率多次出现25Hz左右的振荡，对电网安全稳定运行构成了一定的威胁。经观察，该功率振荡具有如下特点：即在风电功率较大的时候，振荡出现的概率明显提高。根据这种现象，可以在检测振荡并且风电功率较大时，分轮次切除一部分风电。本发明综合利用了电网多点功率振荡信息，在监测电网关键线路振荡相对幅值、频率、衰减情况的基础上，找到扰动源的位置并切除，其思路清晰，实用性强。
【专利说明】
风机振荡扰动源切除的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统振荡领域，尤其涉及一种风机振荡扰动源切除的方法。应用 于振荡检测以及对风机振荡源的切除。
【背景技术】
[0002] 受限于风能资源与负荷中心的逆向分布，我国大规模风力发电普遍采用"集中式 开发、远距离输送"的发展模式。风电汇集系统内风电场多为辐射型连接，汇集线路较长， 并且少有或没有负荷接入，其实质是一个弱联接送端电网，且风电外送多采用串补交流输 电和高压直流输电2种方式，由此引起的次同步振荡问题势必无法避免。
[0003] 因风力发电系统的结构、并网方式与传统火力发电机组相比均有本质的区别，而 且风电场/场群又是由多种类型风电机组构成，导致大规模风电基地外送的次同步振荡问 题变得十分复杂。且在火力发电机组及外送系统中比较成熟的次同步振荡建模、机理分析 与抑制对策的研究成果还不能直接应用到风力发电机组中。
[0004] 同时，PMU等数据显示，新疆哈密三塘湖地区风电功率多次出现25Hz左右的振荡， 对电网安全稳定运行构成了一定的威胁。为此，新疆中调已经组织相关科研和试验单位，开 展振荡特性和振荡治理方法等研究。
[0005] 目前风电机组侧次同步振荡机理、抑制措施等研究尚不够透彻，同时风电振荡特 性研究复杂且耗时较长，针对当前现状，本发明着重关注电网侧风机振荡扰动源的切除方 法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的：针对现有风机次同步振荡机理及抑制措施等研究尚不够透彻的情 况，提供一种风机振荡扰动源切除的方法，尤其适用于大规模风电弱送端电网，能够在振荡 发生早期，快速地定位并切除风机扰动源，平息振荡。
[0007] 本发明提供一种风机振荡扰动源切除的方法，当监测到功率振荡并且振荡幅值大 于Ps< qd时，按振荡相对幅值排序分轮次切除风电，包括步骤：
[0008] 步骤一：实时监测各测量点是否发生功率振荡，给出振荡幅值dPk、振荡周期T以 及衰减程度；
[0009] 步骤二：计算各测量点线路功率振荡幅度占其功率中间值的比例大小，得到振荡 相对幅值，判断振荡是由哪个地区的风电引起的，采取切除风电措施；
[0010] 步骤三：切除风电采取分轮次切除，第一轮切除监测点对应风电，第二轮及后续轮 次切除振荡相对幅值最大的线路侧风电。
[0011] 上述方案中：发生功率振荡的振荡幅值dPk需大于设定值P set_dz，振荡周期T需在 最小周期T_、最大周期T_之间，振荡计数器需大于等于设定值NS_dz。
[0012] 上述方案中：对所监测的风机出线设置"允许切"功能，控制对应风机是否可切，对 各轮次要切区域设置切除风电的比例系数，控制各轮次的切机量。
[0013] 本发明的有益效果：
[0014] (1)本发明从电网侧切除振荡扰动源，避免了风机侧振荡机理及抑制措施研究不 透彻的影响；
[0015] (2)本发明结合振荡幅值、振荡周期及振荡衰减程度进行风机切除条件判别，提高 了风机振荡切除的可靠性；
[0016] (3)本发明可通过调整监测的线路动态跟踪电网结构变化，同时还可根据"允许 切"功能灵活调整可切风机，灵活性高，具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0017] 图1新疆哈密三塘湖地区风电装机及220kV网架
[0018] 图2麻黄沟东、山北站功率振荡检测装置与麻黄沟东站稳控装置通道
【具体实施方式】
[0019] 如图1所示，以新疆哈密三塘湖地区风电为例，对本发明提出的风机振荡扰动源 切除方法进行说明，本发明提出的风机振荡扰动源切除方法由下文提到的功率振荡检测装 置实现。该地区风电振荡检测装置的控制原则如下：
[0020] (1)新疆哈密三塘湖地区风电在风电功率较大的时候，振荡出现的概率明显提高。 根据这种现象，可以在检测振荡并且风电功率较大时，分轮次切除一部分风电。
[0021] (2)为了提高切机措施的有效性，尽量按照"谁出问题谁负责"的原则进行控制。 计算各地区线路功率振荡幅度占其功率中间值的比例大小，判断振荡是由哪个地区的风电 引起的，优先切除该地区风电，然后再考虑整体切除风电。
[0022] (3)装置动作分为四个轮次，第一轮直接由功率振荡检测装置出口切除麻黄沟东 或山北的110kV和35kV线路，第二、三、四轮由功率振荡检测装置发命令至麻黄沟东站稳控 装置组织切机，功率振荡检测装置与稳控装置的通信如图2所示。
[0023] 本发明所提供的具体判别方法如下：
[0024] (1)振荡的确认条件
[0025] 1.振荡周期T满足：Τ_< T彡T_，用来确定次同步振荡的振荡周期范围
[0026] 2. P_-P_> P set，避免因功率正常波动导致的误判
[0027] (2)等幅、增幅、减幅振荡的计数方法
[0028] -> Η判为增幅振荡，起振判别计数器+2 ; Ci!'k I (fpr cjpt_
[0029] g< Μ判为减幅振荡，减幅振荡时若<0-95贝1J起振判另U计数器一 2,否 则起振判别计数器一1 ;
[0030] 否则，判为等幅振荡，起振判别计数器+1。
[0031] 其中：dPk= P_-P_，为当前周期的振荡幅度；dPk为前一个周期的振荡幅 度，dPk 2为再前一个周期的振荡幅度。
[0032] (3)振荡动作条件
[0033] 1.振荡周期T满足：Τ_< T彡Τ ΜΧ
[0034] 2·Ρ_-Ρ_彡 Pset dz
[0035] 3.振荡计数器彡NS_dz
[0036] 通过以上3个条件相结合，实现风电次同步振荡切机的防误措施，即振荡周期需 在次同步振荡周期范围内，该振荡必须是会对电网造成较大危害的等幅或增幅振荡，同时 若线路振幅未满足振荡动作的振幅则该线也不会被切除。
[0037] (4)可切风机筛选方法
[0038] 1.对所监测地区风电机组35kV及110kV出线，由稳控装置设置"允许切"功能， "允许切"功能投入代表该出线在系统发生振荡时可切。
[0039] 2.当监测到电网发生振荡时，第一轮首先切除本地可切风电机组，在振荡不能平 息的情况下，再考虑分轮次切除远方机组。
[0040] 3.当振荡需要分轮次切除远方多个区域的机组时，对各个可切区域设置"*轮切* 区域系数"，可实现各区域切机的灵活分配。
[0041] 麻黄沟东振荡检测装置扰动源切除方法：
[0042] ?装置接入220kV黄麻线、220kV山黄线、110kV上黄一线、110kV唐黄一线、110kV 投黄一线、110kV国黄一线、35kV线路三相电压、三相电流，判别线路振荡信息。
[0043] ?装置与220kV麻黄沟东稳控装置通信，将本站振荡信息送220kV麻黄沟东稳控 装置。
[0044] 鲁检测本站线路的振荡情况，并根据振荡的幅度与周期发出振荡告警、动作等信 号。
[0045] ?当检测出本站220kV、110kV或35kV线路振荡动作后，第一轮在110kV或35kV 线路中选切振幅与平均功率比值较大的线路。
[0046] 鲁振荡第二轮、第三轮、第四轮动作时，根据黄麻线、山黄线振荡幅度与平均功率 的比值大小向稳控装置发切麻黄沟东或麻黄沟西电源进线的命令，麻黄线振幅比值大则切 麻黄沟西电源进线，否则切麻黄沟东电源进线。
[0047] ?进行装置动作的事件记录、事故过程的数据记录并将记录结果打印。
[0048] 山北振荡检测装置扰动源切除方法：
[0049] ?装置接入220kV哈山I线、220kV哈山II线、220kV山黄线、220kV山淖线、110kV 山巴I线、110kV山巴II线、110kV山马线三相电压、三相电流，判别线路振荡信息。
[0050] ?装置与220kV麻黄沟东稳控装置通信，将本站振荡信息送220kV麻黄沟东稳控 装置。
[0051] 鲁检测本站线路的振荡情况，并根据振荡的幅度与周期发出振荡告警、动作等信 号。
[0052] ?当检测出本站220kV、110kV或35kV线路振荡动作后，第一轮在110kV或35kV 线路中选切振幅与平均功率比值较大的线路。
[0053] 鲁振荡第二轮、第三轮、第四轮动作时，根据山黄线、山淖线振荡幅度与平均功率 的比值大小向稳控装置发切麻黄沟东或淖毛湖电源进线的命令，山淖线振幅比值大则切淖 毛湖电源进线，否则切麻黄沟东电源进线。
[0054] ?进行装置动作的事件记录、事故过程的数据记录并将记录结果打印。
【主权项】
1. 一种风机振荡扰动源切除的方法，其特征在于：当监测到功率振荡并且振荡幅值大 于Ps< qd时，按振荡相对幅值排序分轮次切除风电，包括步骤： 步骤一：实时监测各测量点是否发生功率振荡，给出振荡幅值dpk、振荡周期τ以及衰 减程度； 步骤二：计算各测量点线路功率振荡幅度占其功率中间值的比例大小，得到振荡相对 幅值，判断振荡是由哪个地区的风电引起的，采取切除风电措施； 步骤三：切除风电采取分轮次切除，第一轮切除监测点对应风电，第二轮及后续轮次切 除振荡相对幅值最大的线路侧风电。2. 由权利要求1所述的风机振荡扰动源切除的方法，其特征在于：发生功率振荡的振 荡幅值dPk需大于设定值P Mt_dz，振荡周期T需在最小周期T_、最大周期T_之间，振荡计 数器需大于等于设定值NS_dz。3. 由权利要求1所述的风机振荡扰动源切除的方法，其特征在于：对所监测的风机出 线设置"允许切"功能，控制对应风机是否可切，对各轮次要切区域设置切除风电的比例系 数，控制各轮次的切机量。
【文档编号】H02J3/24GK105990840SQ201510056719
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】王新宝, 白杨, 常喜强, 张锋, 王衡, 郭小龙, 高玉喜
【申请人】南京南瑞继保电气有限公司, 国网新疆电力公司