[發明專利]一種海島獨立電網發電設備故障后的快速穩定控制方法

有效

• 申請號: 201410108732.2
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103904667A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張新昌;張項安;毛建容;馬紅偉;周逢權;李瑞生
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;許昌許繼軟件技術有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種海島獨立電網發電設備故障后的快速穩定控制方法。

背景技術

遠離大陸的海島供電系統，是一個獨立的發、配、用電一體的網絡，由于沒有大電網的支撐，系統相對比較脆弱。除了常規的旋轉發電機，海島電網還存在形式多樣、性能各異的分布式電源及大量分散的電力電子逆變器發電設備。海島電網中使用的柴油發電機、小型水利發電機、微燃氣輪發電機、風力發電機、光伏發電設備、儲能等可按照控制特征分為三類。一類為常規旋轉發電設備如柴油發電機、小型水利發電機等，該類發電機為同步或異步發電機，運行時自動調節有無功輸出以響應負荷波動，并能維持機端電壓的穩定，這類發電設備可獨立運行并穩定地為負荷供電。第二類為同時支持獨立運行控制模式和并網運行模式的電力電子發電設備，如微燃氣輪機、燃料電池、儲能等，該類發電設備在獨立運行模式(VF控制模式)下為系統提供穩定的電壓和頻率，是系統的PV節點，在并網運行模式(PQ控制模式)時接受設定，以設定的功率為目標輸出功率，是系統的PQ節點，兩種控制模式可以相互切換。第三類為通過單控制模式(PQ控制模式)的電力電子逆變設備并網的新型發電設備如風力發電機、光伏發電設備等，電力電子逆變設備無旋轉元件僅能將直流逆變為交流，其功率輸出常常由一次能源的大小決定，而與負荷大小無關，因此這類發電設備常常不能獨立運行即不能擔當系統主控電源，必須接入具有能響應負荷需求的發電設備組成的電網中方能并網運行，該類設備為系統的PQ節點。

同時，海島電網中各分布式電源的負荷響應速度差別很大，從毫秒級(如光伏發電、燃料電池、電儲能單元)、秒級(如微型燃氣輪機、機械儲能單元)到分鐘級(如風力發電)不等。此外由于系統容量小、抗干擾能力差，發生發電設備故障后系統可能由于瞬間功率缺額過大而崩潰。所有這些特性更增加了海島電網穩定運行的難度，因此需要更為智能、主動、高效、網絡化的海島電網控制體系，解決大擾動的動態穩定及穩態能量平衡問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種海島獨立電網發電設備故障后的快速穩定控制方法，以解決發電設備故障切除后海島獨立電網動態穩定性問題。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：一種海島獨立電網發電設備故障后的快速穩定控制方法，包括如下步驟：

（1）根據發電設備運行特征的差異，將發電設備分為旋轉發電設備、PQ模式電力電子逆變器發電設備和PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備，并根據故障發電設備類型預制訂故障切換后的動態穩定控制模式；

（2）按照接收到的發生故障的發電設備的類型執行相應的故障切換后的動態穩定控制模式；

（3）故障消除后，根據接收到的故障切除信號取消相應的動態穩定控制模式的執行。

海島電網系統中如果有多臺旋轉發電設備并列運行發電，當一臺旋轉發電設備故障退出時，故障切換后系統的動態穩定控制過程如下：

A、計算其余并網旋轉發電設備的熱備用發電容量，當備用容量足夠大時不需進行任何措施系統便可穩定運行；

B、當備用發電容量不足以彌補功率缺失時，檢查PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備是否有能力承擔剩余部分功率缺額，如果能，則增大PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備出力；

C、如果PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備不能補償系統功率缺額，則檢查系統是否存在備用旋轉發電設備，如果有，則可啟動容量大于故障發電設備發生故障前發電容量的備用旋轉發電設備；

D、如果上述所有的控制措施執行后，系統仍存在部分功率缺額，則只能通過切除相應的負荷來實現功率平衡。

所述步驟B中，在檢查PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備是否有能力承擔剩余部分功率缺額時，通過檢查PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備是否有能力承擔剩余部分功率缺額剩余容量SOC與放電功率，當SOC小于允許的最小剩余容量或放電功率已接近最大放電功率時，說明其不再具有調節能力。

所述步驟D中，通過切除相應的負荷來實現功率平衡時，先切除非重要負荷，再切除重要負荷，并根據功率缺額大小制訂負荷切除計劃。

海島電網中若僅有一臺旋轉發電設備作為系統主控電源并網發電，如果該旋轉發電設備并網運行發生故障時，故障切換后系統的動態穩定控制過程如下：

ⅰ、當故障前該旋轉發電設備出力小于能擔當主控電源的PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備的備用出力時，立即切換該PQ/VF雙控制模式電力電子逆變器發電設備為主控電源；