一种适用于构网型设备的快速功率控制方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于构网型设备的快速功率控制方法与系统，包括：EMS系统、稳控装置、功率协调控制器、VSC变流器，所述EMS系统、稳控装置通过通信网络与功率协调控制器相连接，功率协调控制器通过通信网络分别向每台VSC变流器对应功率控制器发送分解后的快速功率控制指令，每台VSC变流器与构网型设备相连接，并向构网型设备发送功率响应控制信号。本发明专利技术提供的一种适用于构网型设备的快速功率控制方法与系统，在不影响其相关构网控制特性的基础上，实现整站ms级的功率响应速度，满足快速二次调频需求，并可融入电网三道防线，响应稳控指令实现以调代切。应稳控指令实现以调代切。应稳控指令实现以调代切。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于构网型设备的快速功率控制方法与系统


[0001]本专利技术涉及一种适用于构网型设备的快速功率控制方法与系统，属于构网型设备调控


技术介绍

[0002]随着电力系统新能源装机占比不断提升，电网安全稳定形态日益复杂化，主要体现在系统调峰能力不足、转动惯量下降、短路容量不足等方面。
[0003]为了进一步解决转动惯量、短路容量等问题，在新能源汇集站部署调相机成为一种可行方案并得到应用。然而，现有方案仍面临降成本、减轻维护工作量等压力。而构网型设备具备类似常规同步发电机组控制特性(部分性能优于同步发电机，如短路电流可控、转动惯量可整定等)，近年来在国际上逐步获得关注和认可。然而，由于构网型设备模拟常规发电机组的短路电流支撑能力、转动惯量等特性，其在响应电网功率调节指令过程中的调节特性也与常规发电机组类似，响应速度较慢，更无法满足实现类似常规跟网型控制设备的ms级快速功率控制功能实现以调代切。
[0004]因此，如何在保留构网型设备具备类似常规发电机的短路电流、转动惯量支撑能力的基础上，研究其快速功率控制实现方法，是进一步提升构网型设备对电网三道防线适应性的关键。

技术实现思路

[0005]目的：为了克服现有技术中存在构网型设备功率调节速度偏慢的不足，本专利技术提供一种适用于构网型设备的快速功率控制方法与系统，在不影响其相关构网控制特性的基础上，实现整站ms级的功率响应速度，满足快速二次调频需求，并可融入电网三道防线，响应稳控指令实现以调代切。
[0006]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]第一方面，一种适用于构网型设备的快速功率控制系统，包括：EMS系统、稳控装置、功率协调控制器、VSC变流器，所述EMS系统、稳控装置通过通信网络与功率协调控制器相连接，功率协调控制器通过通信网络分别向每台VSC变流器对应功率控制器发送分解后的快速功率控制指令，每台VSC变流器与构网型设备相连接，并向构网型设备发送功率响应控制信号。
[0008]所述功率控制器包括：比较单元，比较单元第一输入端与功率协调控制器输出端相连接，第二输入端与VSC变流器的反馈端相连接，比较单元输出端与快速功率控制单元输入端相连接。将虚拟机机械功率P
m
、虚拟机电磁功率P
e
、虚拟机机端实测电压V和虚拟机无功功率实测值Q
e
分别与构网型控制单元的输入端相连接，构网型控制单元第一输出端与双环控制的第一输入端相连接，构网型控制单元第二输出端与叠加单元的第一输入端相连接，快速功率控制单元的输出端与叠加单元的第二输入端相连接，叠加单元的输出端与双环控制的第二输入端相连接，双环控制的输出端与VSC变流器输入端相连接，VSC变流器输出端
与构网型设备相连接。
[0009]作为优选方案，所述构网型设备包括：储能系统、光伏系统、风机系统或柔直系统。
[0010]第二方面，一种适用于构网型设备的快速功率控制方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：EMS系统或稳控装置下发构网型设备的功率控制指令P
set
，功率协调控制器接收构网型设备的功率控制指令P
set
。
[0012]步骤2：功率协调控制器根据构网型设备的功率控制指令P
set
，输出分解后的快速功率控制指令P
ordi
，并下发至每个构网型设备对应的功率控制器。
[0013]步骤3：分解后的快速功率控制指令P
ordi
与构网型设备的实测输出功率P
meai
输入第一比较单元，比较单元输出功率差值dP。
[0014]步骤4：将虚拟机机械功率P
m
、虚拟机电磁功率P
e
、虚拟机机端实测电压V和虚拟机无功功率实测值Q
e
输入构网型控制单元，生成控制信号θ
ref
，电压参考值信号U
set
。
[0015]步骤5：功率差值dP输入快速功率控制单元，生成附加控制信号dθ
ref
。
[0016]步骤6：控制信号θ
ref
与附加控制信号dθ
ref
分别输入叠加单元，输出虚拟转子角控制信号θ。
[0017]步骤7：电压参考值信号U
set
与虚拟转子角控制信号θ分别输入双环控制单元，输出PWM调制信号。
[0018]步骤8：PWM调制信号输入VSC变流器的功率器件进行控制，输出构网型设备的功率响应控制信号。
[0019]作为优选方案，还包括步骤9，步骤9：当VSC变流器N个实测输出功率P
meai
的采样点与分解后的快速功率控制指令P
ordi
的差值均小于设置功率阈值P
error
时，VSC变流器进入调节死区，完成本次快速功率调节过程。
[0020]作为优选方案，所述分解后的快速功率控制指令获取方式如下：
[0021]对于构网型设备由多个储能系统组成的场景，按照第一平均分配原则或者考虑充放电系数的原则进行分配。
[0022]所述第一平均分配原则，各储能系统分解后的快速功率控制指令P
ordi
，计算公式如下：
[0023][0024]其中，P
set
为构网型设备的功率控制指令，P
ordi
为下发给第i个储能系统的快速功率控制指令，P
Ni
为第i个储能系统额定功率，P
Nj
为第j个储能系统额定功率，M为储能系统的数量。
[0025]所述考虑充放电系数的原则，各储能系统分解后的快速功率控制指令P
ordi
，计算公式如下：
[0026][0027]其中，S
ci
、S
di
分别为第i个储能系统充电、放电系数，S
cj
、S
dj
分别为第j个储能系统充电、放电系数。
[0028][0029][0030][0031][0032]其中，SOC
min
、SOC
max
分别为允许的SOC下限、上限，SOC
i
为第i个储能系统的剩余电量，SOC
j
为第j个储能系统的剩余电量。
[0033]作为优选方案，所述分解后的快速功率控制指令获取方式如下：
[0034]对于构网型设备由多个非储能构网型设备组成的场景，按照第二平均分配原则或考虑功率调节裕度的原则进行分配。所述非储能构网型设备包括：光伏系统、风机系统或者柔直系统。
[0035]所述第二平均分配原则，各储能系统分解后的快速功率控制指令P
ordi
，计算公式如下：
[0036][0037]其中，P
set
为构网型设备的功率控制指令本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于构网型设备的快速功率控制系统，包括：EMS系统、稳控装置、功率协调控制器、VSC变流器，其特征在于：所述EMS系统、稳控装置通过通信网络与功率协调控制器相连接，功率协调控制器通过通信网络分别向每台VSC变流器对应功率控制器发送分解后的快速功率控制指令，每台VSC变流器与构网型设备相连接，并向构网型设备发送功率响应控制信号；所述功率控制器包括：比较单元，比较单元第一输入端与功率协调控制器输出端相连接，第二输入端与VSC变流器的反馈端相连接，比较单元输出端与快速功率控制单元输入端相连接；将虚拟机机械功率P
m
、虚拟机电磁功率P
e
、虚拟机机端实测电压V和虚拟机无功功率实测值Q
e
分别与构网型控制单元的输入端相连接，构网型控制单元第一输出端与双环控制的第一输入端相连接，构网型控制单元第二输出端与叠加单元的第一输入端相连接，快速功率控制单元的输出端与叠加单元的第二输入端相连接，叠加单元的输出端与双环控制的第二输入端相连接，双环控制的输出端与VSC变流器输入端相连接，VSC变流器输出端与构网型设备相连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于构网型设备的快速功率控制系统，其特征在于：所述构网型设备包括：储能系统、光伏系统、风机系统或柔直系统。3.一种适用于构网型设备的快速功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：EMS系统或稳控装置下发构网型设备的功率控制指令P
set
，功率协调控制器接收构网型设备的功率控制指令P
set
；步骤2：功率协调控制器根据构网型设备的功率控制指令P
set
，输出分解后的快速功率控制指令P
ordi
，并下发至每个构网型设备对应的功率控制器；步骤3：分解后的快速功率控制指令P
ordi
与构网型设备的实测输出功率P
meai
输入第一比较单元，比较单元输出功率差值dP；步骤4：将虚拟机机械功率P
m
、虚拟机电磁功率P
e
、虚拟机机端实测电压V和虚拟机无功功率实测值Q
e
输入构网型控制单元，生成控制信号θ
ref
，电压参考值信号U
set
；步骤5：功率差值dP输入快速功率控制单元，生成附加控制信号dθ
ref
；步骤6：控制信号θ
ref
与附加控制信号dθ
ref
分别输入叠加单元，输出虚拟转子角控制信号θ；步骤7：电压参考值信号U
set
与虚拟转子角控制信号θ分别输入双环控制单元，输出PWM调制信号；步骤8：PWM调制信号输入VSC变流器的功率器件进行控制，输出构网型设备的功率响应控制信号。4.根据权利要求3所述的一种适用于构网型设备的快速功率控制方法，其特征在于：还包括步骤9，步骤9：当VSC变流器N个实测输出功率P
meai
的采样点与分解后的快速功率控制指令P
ordi
的差值均小于设置功率阈值P
error
时，VSC变流器进入调节死区，完成本次快速功率调节过程。5.根据权利要求3或4所述的一种适用于构网型设备的快速功率控制方法，其特征在于：所述分解后的快速功率控制指令获取方式如下：对于构网型设备由多个储能系统组成的场景，按照第一平均分配原则或者考虑充放电系数的原则进行分配；
所述第一平均分配原则，各储能系统分解后的快速功率控制指令P
ordi
，计算公式如下：其中，P
set
为构网型设备的功率控制指令，P
ordi
为下发给第i个储能系统的快速功率控制指令，P
Ni
为第i个储能系统额定功率，P
Nj
为第j个储能系统额定功率，M为储能系统的数量；所述考虑充放电系数的原则，各储能系统分解后的快速功率控制指令P
ordi
，计算公式如下：其中，S
ci
、S
di
分别为第i个储能系统充电、放电系数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛景，王新宝，俞秋阳，韩连山，高玉喜，常宝立，罗皓，周启文，丁勇，李旭，张兴，盛晓东，魏星，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司常州博瑞电力自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：