直流故障下并网机组一次调频快速调整系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直流故障下并网机组一次调频快速调整系统及方法，系统包括通过传输通道相连的监测模块和调频控制模块，监测模块用于对区域电网内运行直流线路进行功率变化监测和故障监测，综合判断两者同时满足一定条件时，生成直流应急调频信号，根据区域电网内直流功率的瞬时波动值情况计算出定量应急频率偏差值信号；调频控制模块用于对机组调频控制逻辑进行频率偏差值的动态切换，以实现频率的应急提前调整。本发明专利技术有针对性的对并网机组进行应急调频控制，在提前机组调频响应时间点，有效解决并网机组在直流线路故障导致交换功率大幅波动时的响应不同步问题，确保并网机组与电网频率波动的高度同步性。

Fast Primary Frequency Modulation Adjustment System and Method for Grid-connected Units under DC Fault

The invention discloses a fast primary frequency modulation adjustment system and method for grid-connected generating units under DC fault. The system includes a monitoring module and a frequency modulation control module connected by transmission channels. The monitoring module is used to monitor the power change and fault of DC lines running in regional power grid, and synthetically judges that both meet certain conditions at the same time, generates an emergency DC frequency modulation signal. Quantitative emergency frequency deviation signal is calculated according to the instantaneous fluctuation of DC power in regional power grid. Frequency modulation control module is used to dynamically switch frequency deviation value of unit frequency modulation control logic in order to realize frequency emergency adjustment in advance. The invention aims at emergency frequency modulation control of grid-connected generating units, and effectively solves the problem of asynchronism of response of grid-connected generating units when switching power fluctuates greatly due to DC line fault, so as to ensure the high synchronization of frequency fluctuation between grid-connected generating units and power grid.

【技术实现步骤摘要】
直流故障下并网机组一次调频快速调整系统及方法
本专利技术涉及网源协调
，具体地说是一种直流故障下并网机组一次调频快速调整系统及方法。
技术介绍
随着我国经济快速发展，电力需求、电网规模日益增大，但我国资源分布和经济发展并不均衡，为提高电网运行经济性，实现资源的优化分配，近年来高压互联电网建设规模不断扩大。上世纪80年代以来，高压直流输电(HighVoltageDirectCurrent，HVDC)技术逐渐成熟，HVDC能够实现异步交流电网的互联，其输电功率大、效率高，在大规模长距离输电方面具有极大的优势。高压直流输电在实现区域电网互联、提高经济效益的同时，也存在着不可避免的风险。高压直流系统中设备元器件众多，一次系统、控保系统、辅助系统等复杂多样，输电线路长达上千公里，穿越地形多变、环境复杂，加上多回直流系统与交流系统之间存在交互影响，因此，高压直流系统的单极、双极闭锁故障难以避免，时常发生。以往的电网仿真分析和事故后的反演分析均显示，一旦特高压直流在大规模功率输送时发生单双极闭锁，断面功率将发生大规模的波动，对送、受端电网形成较大冲击。从受端电网事故情况来看，主要表现为大规模功率缺口下电网频率的快速跌落，母线电压大幅波动，影响到电网系统的稳定运行。以某±800kV特高压直流输电线路为例，其输电线路距离达到2090公里，双极额定输送电流4500A，线路额定输送容量720万千瓦。2015年9月19日21时58分，该特高压直流输电线路因送端遭雷击导致直流发生双极闭锁，损失直流功率4902MW，受端电网出现较大功率缺额，故障后13s电网频率跌至49.557Hz，下降幅度超过0.4Hz，约240s后频率恢复至正常水平。按照GB/T31464《电网运行准则》、GB/T19963《风电场接入电力系统技术规定》等相关规定标准中均明确了调频性能要求，无论是火电、水电、风电等机组并网后就需具备响应电网频率变化的能力。电网的频率特性取决于负荷的频率特性和发电机的频率特性。当电力系统遭受大规模有功功率扰动后，一方面通过负荷的频率调节效应来减小功率需求；另一方面，通过调用系统内并网机组的旋转备用容量来改变系统出力。一般而言，电网优先通过调节系统出力稳定系统频率稳定。同时，基于电网网架、发电机组分布、机组参数及负荷类型等因素的影响，电网系统的频率特性呈现为时空分布。当电网发生直流闭锁等故障时，直流交换功率发生显著变化，电网频率发生变化，随之根据机组与直流故障点之间距离的远近，机组相继发生频率变化，同时电网区域控制偏差(ACE)值发生变化，各机组最大频率偏差值与直流故障点处的频差极值基本保持一致。但是，与故障点处频差极值出现的时间点不同，机组存在不同的时间延迟，该延迟时间，造成机组基于频率偏差值进行功率响应存在滞后，导致电网频率跌落较大。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种直流故障下并网机组一次调频快速调整系统及方法，其能够在直流故障时提前并网机组一次调频的响应时间，加快电网频率的稳定回归。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一方面，本专利技术实施例提供的一种直流故障下并网机组一次调频快速调整系统，包括通过传输通道相连的监测模块和调频控制模块，所述监测模块设置在电网调度主站侧，用于对区域电网内运行直流线路进行功率变化监测和故障监测，综合判断两者同时满足一定条件时，生成直流应急调频信号，根据区域电网内直流功率的瞬时波动值情况计算出定量应急频率偏差值信号；所述调频控制模块设置在电源机组子站侧，用于对机组调频控制逻辑进行频率偏差值的动态切换，以实现频率的应急提前调整。作为本实施例一种可能的实现方式，所述监测模块包括减法器模块DEV、滞后模块LAG、函数模块F(x)、对值模块ABS、比较器模块CMP、第一逻辑与模块AND1、逻辑或模块OR和能量管理系统EMS；所述减法器模块DEV的第一输入端和滞后模块LAG的输入端分别接入电网直流总功率，滞后模块LAG的输出端接至减法器模块DEV的第二输入端，减法器模块DEV的输出一路送至函数模块F(x)计算应急频率偏差值，一路经绝对值模块ABS后送至比较器模块CMP的第一输入端；比较器模块CMP的输出端接至第一逻辑与模块AND1的第一输入端；所述逻辑或模块OR的输入端分别接入所有在网直流线路故障信号，逻辑或模块OR的输出端接至第一逻辑与模块AND1的第二输入端，第二逻辑与模块AND1将直流应急调频信号发送给能量管理系统EMS，函数模块F(x)将应急频率偏差值信号发送给能量管理系统EMS，所述发送给能量管理系统EMS对直流应急调频信号和应急频率偏差值信号进行综合判断处理，并将应急调频控制指令发送给调频控制模块。作为本实施例一种可能的实现方式，所述调频控制模块包括远程测控终端RTU、高低限报警模块HLALM、品质判断模块QC、第二逻辑与模块AND2、脉冲定时器模块Timer和模拟量选择器AXSEL；所述远程测控终端通过传输通道接收能量管理系统EMS发送的直流应急调频信号和应急频率偏差值信号，远程测控终端将应急频率偏差值信号一路送至模拟量选择器AXSEL的第一输入端，一路送至高低限报警模块HLALM的输入端，一路经信号品质判断模块QC后送至逻辑与模块AND2的第二输入端；高低限报警模块HLALM的输出经过逻辑求反模块NOT后接入第二逻辑与模块AND2的第一输入端；远程测控终端将直流应急调频信号发送给第二逻辑与模块AND2的第三输入端；第二逻辑与模块AND2的输出端接入脉冲定时器模块Timer的置位端，脉冲定时器模块Timer的输出端接入模拟量选择器AXSEL的置位端，模拟量选择器AXSEL输出应急快速调频指令。作为本实施例一种可能的实现方式，所述滞后模块LAG的滞后时间设置端与第一模拟量置数器A1连接，所述第一模拟量置数器A1的数值范围设定为80-120毫秒；所述比较器模块CMP的第二输入端与第二模拟量置数器A2连接，所述第二模拟量置数器A2的数值范围设定为1000-2000。作为本实施例一种可能的实现方式，所述脉冲定时器模块Timer的时间端与第三模拟量置数器A3连接，所述第三模拟量置数器A3的数值范围设定为4-10秒。作为本实施例一种可能的实现方式，所述高低限报警模块HLALM的高低限值根据并网机组类型来设定，并网机组类型为风电机组时高低限报警模块HLALM的高限值为+0.2、低限值为-0.5；并网机组类型为火电机组时高低限报警模块HLALM的高限值为+0.5、低限值为-1.5。作为本实施例一种可能的实现方式，模拟量选择器AXSEL第二输入端接机组原频率偏差值。作为本实施例一种可能的实现方式，所述电源机组子站侧设置多个分别通过传输通道与电网调度主站侧监测模块相连的调频控制模块。另一方面，本专利技术实施例提供的一种直流故障下并网机组一次调频快速调整方法，包括：电网调度主站侧对区域电网内运行直流线路进行功率变化监测和故障监测，综合判断两者同时满足一定条件时，生成直流应急调频信号，根据区域电网内直流功率的瞬时波动值情况计算出定量应急频率偏差值；电网调度主站侧通过传输通道将直流应急调频信号和应急频率偏差值信号传送至电源机组子站侧；电源机组子站侧在确保信号品质和幅值有效的前提下对机组调频控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流故障下并网机组一次调频快速调整系统，其特征在于，包括通过传输通道相连的监测模块和调频控制模块，所述监测模块设置在电网调度主站侧，用于对区域电网内运行直流线路进行功率变化监测和故障监测，综合判断两者同时满足一定条件时，生成直流应急调频信号，根据区域电网内直流功率的瞬时波动值情况计算出定量应急频率偏差值信号；所述调频控制模块设置在电源机组子站侧，用于对机组调频控制逻辑进行频率偏差值的动态切换，以实现频率的应急提前调整。

【技术特征摘要】
1.一种直流故障下并网机组一次调频快速调整系统，其特征在于，包括通过传输通道相连的监测模块和调频控制模块，所述监测模块设置在电网调度主站侧，用于对区域电网内运行直流线路进行功率变化监测和故障监测，综合判断两者同时满足一定条件时，生成直流应急调频信号，根据区域电网内直流功率的瞬时波动值情况计算出定量应急频率偏差值信号；所述调频控制模块设置在电源机组子站侧，用于对机组调频控制逻辑进行频率偏差值的动态切换，以实现频率的应急提前调整。2.如权利要求1所述的直流故障下并网机组一次调频快速调整系统，其特征在于，所述监测模块包括减法器模块DEV、滞后模块LAG、函数模块F(x)、对值模块ABS、比较器模块CMP、第一逻辑与模块AND1、逻辑或模块OR和能量管理系统EMS；所述减法器模块DEV的第一输入端和滞后模块LAG的输入端分别接入电网直流总功率，滞后模块LAG的输出端接至减法器模块DEV的第二输入端，减法器模块DEV的输出一路送至函数模块F(x)计算应急频率偏差值，一路经绝对值模块ABS后送至比较器模块CMP的第一输入端；比较器模块CMP的输出端接至第一逻辑与模块AND1的第一输入端；所述逻辑或模块OR的输入端分别接入所有在网直流线路故障信号，逻辑或模块OR的输出端接至第一逻辑与模块AND1的第二输入端，第二逻辑与模块AND1将直流应急调频信号发送给能量管理系统EMS，函数模块F(x)将应急频率偏差值信号发送给能量管理系统EMS，所述发送给能量管理系统EMS对直流应急调频信号和应急频率偏差值信号进行综合判断处理，并将应急调频控制指令发送给调频控制模块。3.如权利要求1所述的直流故障下并网机组一次调频快速调整系统，其特征在于，所述调频控制模块包括远程测控终端RTU、高低限报警模块HLALM、品质判断模块QC、第二逻辑与模块AND2、脉冲定时器模块Timer和模拟量选择器AXSEL；所述远程测控终端通过传输通道接收能量管理系统EMS发送的直流应急调频信号和应急频率偏差值信号，远程测控终端将应急频率偏差值信号一路送至模拟量选择器AXSEL的第一输入端，一路送至高低限报警模块HLALM的输入端，一路经信号品质判断模块QC后送至逻辑与模块AND2的第二输入端；高低限报警模块HLALM的输出经过逻辑求反模块NOT后接入第二逻辑与模块AND2的第一输入端；远程测控终端将直流应急调频信号发送给第二逻辑与模块AND2的第三输入端；第二逻辑与模块AND2的输出端接入脉冲定时器模块Timer的置位端，脉冲定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，刘卫明，王昕，杨朋威，孟祥荣，陈肖璐，高嵩，庞向坤，李娜，颜庆，张平，刘春晖，佟新元，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37