[發明專利]一種風電場頻率安全評估及預警方法

有效

• 申請號: 202111406844.2
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN114123182B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 劉慶元;張瑞剛;雷航;景瑋鈺;孟秀俊;蔡春輝;胡輝;陳文淵;王維成;房文偉
• 申請（專利權）人: 華能威寧風力發電有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明一種風電場頻率安全評估及預警方法，包括：1)通過獲取風電場公共連接點的實時功率，頻率等電氣參量；2)通過實時功率，頻率計算風電場系統慣量；3)獲取機組的實時功率，實時風速，計算機組功率曲線，從而計算機組的實時可發功率，繼而計算機組的一次調頻容量，最終計算風電場一次調頻容量；4)通過風電場一次調頻容量，風電場系統慣量，計算風電場一次調頻可調頻率上、下限值；5)根據一次調頻可調頻率上、下限值，頻率安全閥值參數從而評估風電場一次調頻安全裕度，當可調頻率上、下限值超出頻率安全閥值參數時，發出頻率安全預警信號。該預警信號可上傳至電網調度主站，對調度決策提供重要的參考，更有助于提高電網系統安全。

技術領域

本發明屬風電場電力系統接入技術領域，具體涉及一種風電場頻率安全評估及預警方法。

背景技術

風電場的電力系統特性對于電網的穩定運行已非常之重要。

風力發電與常規發電機組不同，采用電力電子變流裝置并網，發電系統與電網的解耦控制，但其功率輸出與電網狀態無關，僅與調度指令有關，缺乏對系統頻率的快速響應和主動支撐能力，不具備常規發電機組的一次調頻能力。由于風電的波動性和間歇性,發電設備的低抗擾性和弱支撐性，隨著風電裝機容量的不斷增大，電網頻率和電壓穩定問題突出，安全運行風險加大。

風電場一次調頻可以實現對風電場并網點頻率的立即快速調頻，一般采用虛擬同步機控制術或者下垂控制技術，實現快速頻率響應，一般一次調頻功率調節范圍是10％pn,pn是風電機組的額定裝機容量，下垂控制系數一般也是經驗值。一次調頻容量能否支撐頻率安全，對電網頻率起到有效支撐效果，還不能有效確定，所以需要一種能夠基于風電場當前運行情況，結合一次調頻實時能力，針對風電場頻率安全的進行有效評估和預警的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風電場頻率安全評估及預警方法，基于當前風電場實際發電狀態，結合電場一次調頻容量和能力，針對風電場頻率安全的進行有效評估和預警。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種風電場頻率安全評估及預警方法，包括以下步驟：

S1、檢測風電場公共連接點的實時有功功率和實時頻率，并以此計算得到風電場系統慣量；

S2、獲取機組的發電狀態、實時功率、實時風速，計算機組的功率曲線，機組可發功率，機組一次調頻容量，從而計算風電場一次調頻功率容量；

S3、依據風電場一次調頻功率容量，風電場系統慣量，計算風電場可調頻率上限、下限；

S4、通過風電場一次調頻可調頻率上限、下限，頻率安全上限、下限閥值，從而評估風電場一次調頻安全裕度，當風電場一次調頻可調頻率上、下限超出頻率安全閥值時觸發頻率安全預警信號，并將該預警信號上傳至電網調度主站。

本發明進一步的改進在于，所述步驟S1具體包括：

獲取風電場實際有功功率為P，實際頻率為f，計算短時有功功率變化量dp＝P_z+1-P_z,df＝f_z+1-f_z，P_z、P_z+1分別為調頻系統第z，z+1個采樣點的實際有功功率，f_z、f_z+1分別為調頻系統第z，z+1個采樣點的實際頻率，對此功率變化量dp和頻率變化率df/dt進行連續采樣，dt為控制周期的時間，然后利用最小二乘法求解風電場在公共連接點的等效風電場系統慣量H。

本發明進一步的改進在于，等效風電場系統慣量H的傳遞函數如下：