一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置，依次由电池储能单元、常开继电器、常闭继电器、降压斩波电路、升压斩波电路、端电容、变流器以及功率平滑器连接而成。装置分别存在于两者电力系统区域，两区域电力输出端互联。本发明专利技术还公开一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置的控制方法，运用智能PI控制器维持互联双区域电力系统输出功率的动态平衡，既可以最大限度地利用好具有波动性与间歇性的风电资源，又可以维持互联双区域电力系统输出功率的动态平衡，使得双区域互联电力系统频率稳定，保证互联电力系统的可靠运行。

A control device and method for improving the frequency stability of a dual region interconnected power system

The invention discloses a control device to improve the frequency stability of two area interconnected power system, followed by the battery energy storage unit, normally open and normally closed relay relay, Buck chopper circuit, chopper circuit and capacitor, converter, power connection and smoother. The devices exist in the two power system regions, and the two area power output terminal is interconnected. The invention also discloses a control method for improving stability of double frequency control of interconnected power system, dynamic balance to keep output power interconnection of regional power systems using intelligent double PI controller, wind power resources can maximize the use of fluctuant and intermittent dynamic balance, but also can keep the output power of double regional interconnection the electric power system, the double frequency regional interconnected power system stability, ensure the reliable operation of interconnected power systems.

【技术实现步骤摘要】
一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置及方法
本专利技术属于电力系统运行控制
，具体涉及一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置及方法。
技术介绍
随着电力网络互联程度的增大，电力系统稳定成为大电网安全的关键，一旦电力系统稳定遭到破坏，将造成巨大的经济损失和灾难性后果。随着区域系统规模的逐渐扩大，突发的区域扰动对电网频率稳定性造成极其不利后果。与此同时，频率波动会严重影响联络线潮流流动，引起互联区域之间的联络线过载等问题，这些问题已经成为国内外重大停电事故的直接或间接原因。尤其近几年来，全球化范围的电力工业改革步伐日益加快，竞争机制下的电力市场已逐步建立，电网的开放和行业化运营使得电力系统运行越来越接近系统的极限，经济性和安全稳定性的互相制约也进一步加强，使得系统安全稳定问题越来越突出，也越来越复杂，力求稳定性下的经济性将成为电网发展的大趋势。这些都对系统频率稳定分析与控制提出了新的挑战。能够更深入的理解和挖掘频率调节的控制机理，提出快速准确的频率控制的有效方法和建立经济有效的控制措施变成了当务之急。就我国而言，近年来，随着交流互联电网的发展，意味着我国电网进入现代互联大电网时代，加之智能电网环境的逐渐形成，控制区之间的联络线控制构成了电网频率控制的关键环节，变原来独立区域控制为网络型控制结构和功能，电网特性更趋复杂，电网非线性和时滞程度大大增加。又因可再生的间歇式风电和光伏电源即将大规模接入大电网的趋势，增加了电网的不确定性，电网的随机波动扰动加剧，电网在智能电网要求对新能源充分接纳利用的需求下，运行控制难度将会更大。传统的控制模式已不能满足电网发展带来的安全性与经济性、精细化自动调度、市场规则与管理模式不断变化的需要，迫切需要从技术手段上提高自动驾驭智能电网环境下大电网的运行能力。而与此同时随着社会及现代科技的发展，对电能质量的要求不断提升，电网频率作为重要电能质量指标之一，需要满足现代电网的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在针对双区域互联电力系统频率波动的问题，提供一种基于储能系统的提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置及控制方法，对双区域风电输出进行相应的协调控制，使得电能输出基本一致，保持双区域发电功率间的动态平衡，维持整个互联电力系统的频率恒定。为了达到上述目的，本专利技术提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置采用的技术方案是：一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置，包括两个区域控制装置，每个区域控制装置均包括电池储能单元、常开继电器、常闭继电器、降压斩波电路、升压斩波电路、端电容、变流器以及功率平滑器；其中，所述电池储能单元输出正极分成两支路，第一支路包括依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路；第二支路包括依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路，两路并联后输出连接端电容；端电容输出连接变流器，第一常开继电器、第一常闭继电器、第二常开继电器、第二常闭继电器构成互锁装置；所述变流器依次由三对IGBT桥臂连接而成，且变流器输入连接功率平滑器；所述两个区域控制装置装置分别存在于独立的电力系统区域，且两电力系统区域的电力输出端互联。进一步的，所述降压斩波电路用于降低端电容电压值，使得风电机组向电池储能单元充电。进一步的，所述升压斩波电路用于提升端电容电压值，使得电池储能单元向风电机组放电。进一步的，所述功率平滑器用以连接在风电机组端，平滑风电机组输入到电池储能单元的功率。另外，本专利技术提供的一种如上述所述的提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置的控制方法，包括下列步骤：包括下列步骤：(1)所述两个独立的电力系统区域分别设为第一区域及第二区域，系统检测到第一第一区域的风电机组输出功率大于第二区域的风电机组输出功率时，第一区域中区域控制装置具有的第一支路的第一常开继电器闭合，第一常闭继电器任处在闭合状态，降压斩波电路导通，升压斩波电路关断；通过PWM控制降压斩波电路的开关管通断来降低输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值小于风电机组输出电压值，风电机组向电池储能单元充电；此时第一区域中变流器充当三相桥式整流器；第二区域中区域控制装置具有的第二支路的第二常开继电器闭合，第二常闭继电器任处在闭合状态，升压斩波电路导通，降压斩波电路关断；通过PWM控制升压斩波电路的开关管通断来提升输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值大于风电机组输出电压值，电池储能单元向风电机组放电；此时第二区域中变流器充当三相桥式逆变器。(2)系统检测到第一区域风电机组输出功率小于第二区域风电机组输出功率时，第一区域中区域控制装置具有的第二支路的第二常开继电器闭合，第二常闭继电器任处在闭合状态，升压斩波电路导通，降压斩波电路关断；通过PWM控制升压斩波电路的开关管通断来提升输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值大于风电机组输出电压值，电池储能单元向风电机组放电；此时第一区域中变流器充当三相桥式逆变器；第二区域中区域控制装置具有的第一支路的第一常开继电器闭合，第一常闭继电器任处在闭合状态，降压斩波电路导通，升压斩波电路关断；通过PWM控制降压斩波电路的开关管通断来降低输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值小于风电机组输出电压值，风电机组向电池储能单元充电；此时第二区域中变流器充当三相桥式整流器。进一步的，步骤(1)中，所述第一区域中控制降压斩波电路开关管通断的PWM以及第二区域中控制升压斩波电路开关管通断的PWM来自于一个闭环输出；具体的，将第一区域系统输出功率与第二区域系统输出功率作差送入一个智能PI控制器作相关计算处理，智能PI控制器输出经相关转换，转变为相应的PWM波控制第一区域中降压斩波电路以及第二区域中升压斩波电路开关管通断，进而控制第一区域中风电机组向电池储能单元充电以及第二区域中电池储能单元向风电机组放电的速率，最终使得两区域间的输出功率动态平衡，维持双区域电力系统频率的稳定性。进一步的，步骤(2)中，第一区域中控制升压斩波电路开关管通断的PWM以及第二区域中控制降压斩波电路开关管通断的PWM来自于另一个闭环输出；具体的，将第一区域系统输出功率与第二区域系统输出功率作差送入另一个智能PI控制器作相关计算处理，智能PI控制器输出经相关转换，转变为相应的PWM波控制第一区域中升压斩波电路以及第二区域中降压斩波电路开关管通断，进而控制第一区域中电池储能单元向风电机组放电以及第二区域中风电机组向电池储能单元充电的速率，最终使得两区域间的输出功率动态平衡，维持双区域电力系统频率的稳定性。进一步的，所述第一区域系统输出功率为第一区域中的风电机组输出功率与储能系统输入/输出功率之和；所述第二区域系统输出功率为第二区域中的风电机组输出功率与储能系统输入/输出功率之和。进一步的，将PI限幅输出值随功率偏差变成阶梯状下降；当两区域间的输出功率偏差过大时，P调节器参数保持不变；当功率偏差足够小时，P调节器的参数逐渐变小；两区域间的输出功率偏差小于一定程度时，P调节器的参数设置为0。进一步的，步骤(1)中，第一区域风电机组向电池储能单元充电，以及步骤(2)中，第二区域风电机组向电池储能单元充电，当系统检测到风电机组的输出功率1min钟内波动率大于10％时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置，其特征在于，包括两个区域控制装置，每个区域控制装置均包括电池储能单元、常开继电器、常闭继电器、降压斩波电路、升压斩波电路、端电容、变流器以及功率平滑器；其中，所述电池储能单元输出正极分成两支路，第一支路包括依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路；第二支路包括依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路，两路并联后输出连接端电容；端电容输出连接变流器，第一常开继电器、第一常闭继电器、第二常开继电器、第二常闭继电器构成互锁装置；所述变流器依次由三对IGBT桥臂连接而成，且变流器输入连接功率平滑器；所述两个区域控制装置装置分别存在于独立的电力系统区域，且两电力系统区域的电力输出端互联。

【技术特征摘要】
1.一种提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置，其特征在于，包括两个区域控制装置，每个区域控制装置均包括电池储能单元、常开继电器、常闭继电器、降压斩波电路、升压斩波电路、端电容、变流器以及功率平滑器；其中，所述电池储能单元输出正极分成两支路，第一支路包括依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路；第二支路包括依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路，两路并联后输出连接端电容；端电容输出连接变流器，第一常开继电器、第一常闭继电器、第二常开继电器、第二常闭继电器构成互锁装置；所述变流器依次由三对IGBT桥臂连接而成，且变流器输入连接功率平滑器；所述两个区域控制装置装置分别存在于独立的电力系统区域，且两电力系统区域的电力输出端互联。2.如权利要求1所述的提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置，其特征在于，所述降压斩波电路用于降低端电容电压值，使得风电机组向电池储能单元充电。3.如权利要求1所述的提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置，其特征在于，所述升压斩波电路用于提升端电容电压值，使得电池储能单元向风电机组放电。4.如权利要求1所述的基于提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置，其特征在于，所述功率平滑器用以连接在风电机组端，平滑风电机组输入到电池储能单元的功率。5.如权利要求1至4中任一项所述的提高双区域互联电力系统频率稳定性的控制装置的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)所述两个独立的电力系统区域分别设为第一区域及第二区域，系统检测到第一区域的风电机组输出功率大于第二区域的风电机组输出功率时，第一区域中区域控制装置具有的第一支路的第一常开继电器闭合，第一常闭继电器任处在闭合状态，降压斩波电路导通，升压斩波电路关断；通过PWM控制降压斩波电路的开关管通断来降低输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值小于风电机组输出电压值，风电机组向电池储能单元充电；此时第一区域中变流器充当三相桥式整流器；第二区域中区域控制装置具有的第二支路的第二常开继电器闭合，第二常闭继电器任处在闭合状态，升压斩波电路导通，降压斩波电路关断；通过PWM控制升压斩波电路的开关管通断来提升输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值大于风电机组输出电压值，电池储能单元向风电机组放电；此时第二区域中变流器充当三相桥式逆变器；(2)系统检测到第一区域风电机组输出功率小于第二区域风电机组输出功率时，第一区域中区域控制装置具有的第二支路的第二常开继电器闭合，第二常闭继电器任处在闭合状态，升压斩波电路导通，降压斩波电路关断；通过PWM控制升压斩波电路的开关管通断来提升输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值大于风电机组输出电压值，电池储能单元向风电机组放电；此时第一区域中变流器充当三相桥式逆变器；第二区域中区域控制装置具有的第一支路的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，赵龙，王艳，许乃媛，郑志杰，刘晓明，魏鑫，王轶群，张丽娜，田鑫，魏佳，安鹏，薄其滨，李沐，杜鑫，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山东省电力公司经济技术研究院，上海大学，
类型：发明
国别省市：北京,11