CN107086604A - 一种风力发电机组快速调频控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组快速调频控制方法，该方法配置有：信号测量单元，用于采集电网参数，包括实时电压、实时电流、实时频率信号；数据处理单元，用于实时接收信号测量单元的数据并对其进行计算、修正；频率控制单元，用于实时接收数据处理单元的数据并依据频率偏移是否越过频率死区及频率变化率是否超限指标发出一次调频指令。本发明方法在风电场现有设备前提下，硬件上仅在110kV/220kV升压站增加一台信号测量单元，就可快速对风电场频率进行调试，响应时间很短，可以满足电网快速调频要求，具有很强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电力***控制的技术领域，尤其是指一种风力发电机组快速调频控制方法。
背景技术
随着风力发电装机容量越来越大，风电在电力***中占据的地位越来越重要，风电场参与电力***一次调频也成为热点问题。
目前，风力发电机组调频方案还有很多局限，远远不能满足电网稳定运行的要求。与传统同步发电机相比，由于风力发电机组通过电力电子装置并网，对电网动态表现出无惯性或弱惯性，基本不响应电网的变化，当***功率变化不平衡时，容易引起较大的频率变化率和频率偏移量，不利于电网的稳定运行；另一方面，目前国内的风电场大多处在限发功率的状态，风电场的备用容量也是一个很大的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有风力发电机组调频响应时间过长的问题，提供了一种安全可靠的风力发电机组快速调频控制方法，可以满足电网快速调频要求，响应时间短，具有很强的实用性。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风力发电机组快速调频控制方法，需先配置有：
信号测量单元，用于采集电网参数，包括实时电压、实时电流、实时频率信号；
数据处理单元，用于实时接收信号测量单元的数据并对其进行计算、修正；
频率控制单元，用于实时接收数据处理单元的数据并依据频率偏移是否越过频率死区及频率变化率是否超限指标发出一次调频指令；
所述风力发电机组快速调频控制方法，包括以下步骤：
步骤1：启动所述信号测量单元；
步骤2：所述信号测量单元记录电网基准频率f0，周期为T，初相角其中，当电网频率为50Hz时，T＝0.02s；当电网频率为60Hz时，
步骤3：所述信号测量单元测量步长间隔为T的数据，每次测量经延迟tp后，输出测量数据，数据包括实时电压、相角、电流、频率；其中，tp为毫秒级别，以满足快速频率响应需求；
步骤4：经延迟ty后，所述数据处理单元接收信号测量单元发出的数据；
步骤5：所述数据处理单元判定接收信号测量单元发出的数据是否有效，是否出现丢包；如果出现数据无效或丢包情况，则返回步骤4，重新接收数据；
步骤6：所述数据处理单元根据接收到的信号测量单元的数据，主要是间隔步长T时对应的相位并计算相位为时对应的频率fn，计算公式为：式中，fn-1是相位为时对应的频率；
步骤7：所述频率控制单元根据步骤6求取的结果判断频率是否越过频率死区，如果越过频率死区，则发出一次调频指令，如果没有，则返回步骤3。
所述信号测量单元安装在风电场的110kV/220kV升压站侧，该信号测量单元符合所有通讯规约，能够与风电场以及调度端进行数据通信；所述数据处理单元安装在风电场侧，并与风电场和信号测量单元、频率控制单元之间进行数据通信，符合风电场的通信规约。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
在风电场现有设备前提下，硬件上仅在110kV/220kV升压站增加一台信号测量单元，就可快速对风电场频率进行调试，响应时间很短，可以满足电网快速调频要求，具有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为电压波形图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所提供的风力发电机组快速调频控制方法，首先，需配置有：
信号测量单元，用于采集电网参数，包括实时电压、实时电流、实时频率信号；
数据处理单元，用于实时接收信号测量单元的数据并对其进行计算、修正；
频率控制单元，用于实时接收数据处理单元的数据并依据频率偏移是否越过频率死区及频率变化率是否超限指标发出一次调频指令；
其中，所述信号测量单元安装在风电场的110kV/220kV升压站侧，该信号测量单元符合所有通讯规约，能够与风电场以及调度端进行数据通信，设定信号测量单元检测数据输出频率50次/秒(输出频率可以自由设定，电网频率为 60Hz时，推荐信号测量单元数据输出频率为60次/秒)；所述数据处理单元安装在风电场侧，并与风电场和信号测量单元、频率控制单元之间进行数据通信，符合风电场的通信规约。
参见图1所示，所述的风力发电机组快速调频控制方法，包括以下步骤：
步骤1：启动所述信号测量单元。
步骤2：所述信号测量单元记录电网基准频率f0，周期为T，初相角其中，当电网频率为50Hz时，T＝0.02s；当电网频率为60Hz时，
步骤3：所述信号测量单元测量步长间隔为T的数据，每次测量经延迟tp后，输出测量数据，数据包括实时电压、相角、电流、频率；其中，tp为毫秒级别，根据现有技术条件，信号测量单元虽具有输出测量频率的功能，但延时通常为秒级，满足不了快速频率响应需求。
步骤4：经延迟ty后，所述数据处理单元接收信号测量单元发出的数据。
步骤5：所述数据处理单元判定接收信号测量单元发出的数据是否有效，是否出现丢包等；如果出现数据无效或丢包情况，则返回步骤4，重新接收数据。
步骤6：所述数据处理单元根据接收到的信号测量单元的数据，主要是相位计算相位为时对应的频率fn，计算公式为：式中，fn-1是相位为时对应的频率；其中，所述计算公式的推导过程如下：
参见图2所示，横轴为时间t，纵轴为电压u，图中为电压的两个周期， T＝t2-t1，频率为t1时对应的相角为 T’＝t3-t2，t3 时对应的电压相角为
如果T＝T'，则一个周期内相角旋转角度为2π，如果T'≠T，则在T时间内电压旋转角度为
则旋转2π角度的时间
即
因此，可根据接收到的数据，快速计算出频率值。
步骤7：所述频率控制单元根据步骤6求取的结果判断频率是否越过频率死区，如果越过频率死区，则发出一次调频指令，如果没有，则返回步骤3。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种风力发电机组快速调频控制方法，其特征在于，先配置有：
信号测量单元，用于采集电网参数，包括实时电压、实时电流、实时频率信号；
数据处理单元，用于实时接收信号测量单元的数据并对其进行计算、修正；
频率控制单元，用于实时接收数据处理单元的数据并依据频率偏移是否越过频率死区及频率变化率是否超限指标发出一次调频指令；
所述风力发电机组快速调频控制方法，包括以下步骤：
步骤1：启动所述信号测量单元；
步骤2：所述信号测量单元记录电网基准频率f0，周期为T，初相角其中，当电网频率为50Hz时，T＝0.02s；当电网频率为60Hz时，
步骤3：所述信号测量单元测量步长间隔为T的数据，每次测量经延迟tp后，输出测量数据，数据包括实时电压、相角、电流、频率；其中，tp为毫秒级别，以满足快速频率响应需求；
步骤4：经延迟ty后，所述数据处理单元接收信号测量单元发出的数据；
步骤5：所述数据处理单元判定接收信号测量单元发出的数据是否有效，是否出现丢包；如果出现数据无效或丢包情况，则返回步骤4，重新接收数据；
步骤6：所述数据处理单元根据接收到的信号测量单元的数据，主要是相位计算相位为时对应的频率fn，计算公式为：式中，fn-1是相位为时对应的频率；
步骤7：所述频率控制单元根据步骤6求取的结果判断频率是否越过频率死区，如果越过频率死区，则发出一次调频指令，如果没有，则返回步骤3。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组快速调频控制方法，其特征在于：所述信号测量单元安装在风电场的110kV/220kV升压站侧，该信号测量单元符合所有通讯规约，能够与风电场以及调度端进行数据通信；所述数据处理单元安装在风电场侧，并与风电场和信号测量单元、频率控制单元之间进行数据通信，符合风电场的通信规约。
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