阅读说明：本技术 一种风电场有功功率变化率控制系统 (A kind of active power of wind power field change rate control system ) 是由 刘双 武俊峰 姜存进 张正华 肖正江 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风电场有功功率变化率控制系统,所述系统包括：风电场电力总成；控制模块；并网点模块；有功功率变化率最大限值计算模块；有功调节方向判断模块；有功功率实发值检测模块；计时器模块；存储模块；滚动修正模块,本发明采用周期性调节和实时突降检测相结合,能够有效地解决各种气象条件下风电场有功功率变化率越限问题。(The invention discloses a kind of active power of wind power field change rate control system, the system comprises: wind power plant electric power assembly；Control module；Grid-connected point module；Active power change rate threshold limit value computing module；Active adjusting walking direction module；Active power reality hair value detection module；Timer module；Memory module；Rolling amendment module, the present invention are combined using periodic adjustment and the detection of real-time bust, can efficiently solve the out-of-limit problem of active power of wind power field change rate under various meteorological conditions.)

一种风电场有功功率变化率控制系统

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，具体涉及一种风电场有功功率变化率控制系统。

背景技术：

近年来，风力发电作为可再生清洁能源发电得到大力发展。风力发电具有随机性和间歇性，风力发电的大规模接入给电力系统的安全运行带来很大的影响，尤其是风电功率短时间、大幅度的波动将给电网带来巨大冲击。《Q/GDW 1392-2015风电场接入电网技术规定》对正常运行情况下风电场1分钟有功功率变化和10分钟有功功率变化限值提出了具体要求，因此有必要在并网标准规定基础上研究风电场有功功率变化的控制方法，保证电网的安全稳定运行。

目前，风电场有功功率变化率控制算法中，未综合考虑各种气象条件的影响，尤其是风速突然变化时，风电场输出功率急剧下降、上升，导致实际效果并不是太理想。风电场运行期间，业主常因有功功率变化率不符合调度并网要求而被考核。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电场有功功率变化率控制系统，以解决现有技术中导致的风电场运行不稳定的缺陷。

一种风电场有功功率变化率控制系统，所述系统包括：

风电场电力总成：保证风力发电有效运行的设备；

控制模块：与各个模块连接，用于收发数据，分析数据，通过数据信息控制系统的运行；

并网点模块：升压站高压侧母线或输出汇总点；

有功功率变化率最大限值计算模块：与风电场电力总成连接，用于实时监测计算风电场中有功功率变化率的最大限值，并把数值发送至控制模块；

有功调节方向判断模块：与并网点模块连接，用于判断有功调节方向；

有功功率实发值检测模块：与并网点模块连接，用于检测并网点中有功功率实发值的变化情况，并根据有功功率实发值的变化情况设置有功功率控制目标值；

计时器模块：与控制模块连接，用于根据控制需求设定控制周期，当控制周期来到时，获取数据并发送至控制模块，使控制模块结合发送的数据对模块实现相对应的控制操作；

存储模块：用于存储每分钟的有功功率实发值数据、有功功率变化率最大限值数据和有功功率控制目标值；

滚动修正模块：与存储模块连接，根据设定滚动的周期，使有功功率变化率限值数据周期性的滚动覆盖。

进一步的，所述系统还包括与有功功率实发值检测模块连接的比较器模块，用于将当前时刻的实时有功功率实发值与上一时刻的有功功率实发值进行比较，并根据比较结果设置并网点有功控制目标值。

进一步的，所述控制模块中包括与并网点连接用于接收并网点中的有功指令值的数据接收模块。

进一步的，所述控制模块中包括用于将控制信息发送至对应的模块中进行执行的数据发送模块。

进一步的，所述控制模块中包括与数据接收模块连接，用于对接收的指令的有效性进行判断的指令判断模块。

进一步的，当前时刻与上一时刻的间隔时长为1-5s。

进一步的，所述滚动周期为10-15min。

本发明的优点在于：

1.针对风电场有功功率变化率控制，采用周期性调节和实时突降检测相结合的方法，能够有效地解决各种气象条件下风电场有功功率变化率越限问题。

2.通过实时计算10分钟有功功率变化率最大限值剩余量，滚动修正1分钟有功功率变化率限值，既能同时满足1分钟有功功率变化率和10分钟有功功率变化率要求，又能最大化风电场发电量。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种风电场有功功率变化率控制系统，所述系统包括：

风电场电力总成：保证风力发电有效运行的设备；

控制模块：与各个模块连接，用于收发数据，分析数据，通过数据信息控制系统的运行；

并网点模块：升压站高压侧母线或输出汇总点；

有功功率变化率最大限值计算模块：与风电场电力总成连接，用于实时监测计算风电场中有功功率变化率的最大限值，并把数值发送至控制模块；

有功调节方向判断模块：与并网点模块连接，用于判断有功调节方向；

有功功率实发值检测模块：与并网点模块连接，用于检测并网点中有功功率实发值的变化情况，并根据有功功率实发值的变化情况设置有功功率控制目标值；

计时器模块：与控制模块连接，用于根据控制需求设定控制周期，当控制周期来到时，获取数据并发送至控制模块，使控制模块结合发送的数据对模块实现相对应的控制操作；

存储模块：用于存储每分钟的有功功率实发值数据、有功功率变化率最大限值数据和有功功率控制目标值；

滚动修正模块：与存储模块连接，根据设定滚动的周期，使有功功率变化率限值数据周期性的滚动覆盖。

在本实施例中，所述系统还包括与有功功率实发值检测模块连接的比较器模块，用于将当前时刻的实时有功功率实发值与上一时刻的有功功率实发值进行比较，并根据比较结果设置并网点有功控制目标值。

在本实施例中，所述控制模块中包括与并网点连接用于接收并网点中的有功指令值的数据接收模块。

在本实施例中，所述控制模块中包括用于将控制信息发送至对应的模块中进行执行的数据发送模块。

在本实施例中，所述控制模块中包括与数据接收模块连接，用于对接收的指令的有效性进行判断的指令判断模块。

在本实施例中，当前时刻与上一时刻的间隔时长为1-5s。

在本实施例中，所述滚动周期为10-15min。

结合上述系统，实现本发明的方法包括有以下步骤：

步骤一：根据风电场装机容量及并网标准规定，计算得到风电场1分钟有功功率变化率最大限值P_{chg_1min_max}和10分钟有功功率变化率最大限值P_{chg_10min_max}。

1分钟有功功率变化率最大限值P_{chg_1min_max}计算公式如下：

10分钟有功功率变化率最大限值P_{chg_10min_max}计算公式如下：

步骤二：接收并网点有功指令值P_cmd，与并网点有功功率实发值P_mea比较，判断有功调节方向。

进一步的，所述步骤二中判断有功调节方向的方法为：若P_cmd大于P_mea，则调节方向为上升；若P_cmd小于P_mea，则调节方向为下降。

步骤三：实时检测并网点有功功率实发值是否发生突降，当发生突降时，立即生成并网点有功控制目标值P_target，转入步骤五，否则，转入步骤四。

进一步的，所述步骤三具体包括如下步骤：

3a)按照1秒钟时间间隔，启动有功功率实发值突降检测定时器。

3b)若有功功率实发值突降检测定时器超时，复位有功功率实发值突降检测定时器。计算上一时刻(上一秒)并网点有功功率实发值P_{mea_last_sec}与当前时刻(当前秒)并网点有功功率实发值P_{mea_current_sec}的差值，记为有功功率实发值下降量ΔP_{mea_sec}＝P_{mea_last_sec}-P_{mea_current_sec}。判断ΔP_{mea_sec}是否大于等于P_{chg_1min_max}，若大于等于，设置并网点有功控制目标值P_target＝P_{mea_current_sec}。

步骤四：设定控制周期T＝1分钟，在每个控制间隔时间到来时，滚动修正1分钟有功功率变化率限值，并生成并网点有功控制目标值P_target，转入步骤五；若控制间隔时间未到，返回步骤二。

进一步的，所述步骤四中滚动修正1分钟有功功率变化率限值具体包括如下步骤：

4a)生成并网点有功功率实发值变化量数组。

计算当前时刻(当前分)并网点有功功率实发值P_{mea_current_min}与上一时刻(上一分)并网点有功功率实发值P_{mea_last_min}的差值，记为ΔP_{mea_min}＝P_{mea_current_min}-P_{mea_last_min}。当并网点有功调节方向为上升时，判断ΔP_{mea_min}是否大于零，若大于，取并网点有功功率实发值变化量P_{chg_1min}＝ΔP_{mea_min}，否则，取P_{chg_1min}＝0，将P_{chg_1min}存入有功功率实发值变化量数组中；当并网点有功调节方向为下降时，判断ΔP_{mea_min}是否小于零，若小于，取并网点有功功率实发值变化量P_{chg_1min}＝-ΔP_{mea_min}，否则，取P_{chg_1min}＝0，将P_{chg_1min}存入有功功率实发值变化量数组中。有功功率实发值变化量数组预设长度为10，采用循环储存的方式，第十一分钟数据覆盖第一分钟的数据，第十二分钟数据覆盖第二分钟的数据，以此类推。

4b)计算当前时刻之前并网点有功功率实发值变化量总和。

对第一个10分钟时间段，当前时刻之前并网点有功功率实发值变化量总和只包含一个部分，即有功功率实发值变化量数组中第一个数据到当前时刻k的前一个数据的累加和对第二个及以后10分钟时间段，当前时刻之前并网点有功功率实发值变化量总和由两部分组成，即有功功率实发值变化量数组中第一个数据到当前时刻k的前一个数据的累加和以及当前时刻k的后一个数据到有功功率实发值变化量数组中最后一个数据的累加和

4c)计算10分钟有功功率变化率最大限值的剩余量P_{chg_10min_remaining}，公式如下：

4d)根据1分钟有功功率变化率最大限值和10分钟有功功率变化率最大限值剩余量，修正1分钟有功功率变化率限值P_step，公式如下：

进一步的，所述步骤四中生成并网点有功控制目标值的方法为：判断并网点有功控制目标值是否小于并网点有功指令值，若小于，设置并网点有功控制目标值P_target＝P_{mea_current_min}+P_step，直到P_target＝P_cmd为止；否则，设置并网点有功控制目标值P_target＝P_{mea_current_min}-P_step，直到P_target＝P_cmd为止。

步骤五：根据相似调整裕度原则，将并网点有功控制目标值在风电机组间进行分配，并将分配结果发送给风电机组,返回步骤二。

相似调整裕度原则是根据风电机组的有功裕量大小进行有功分配，即剩余有功多的，提供多的有功，剩余有功少的，提供少的有功。这样可以保证每台风电机组有相近的有功裕度。

基于上述，本发明针对风电场有功功率变化率控制，采用周期性调节和实时突降检测相结合的方法，能够有效地解决各种气象条件下风电场有功功率变化率越限问题。通过实时计算10分钟有功功率变化率最大限值剩余量，滚动修正1分钟有功功率变化率限值，既能同时满足1分钟有功功率变化率和10分钟有功功率变化率要求，又能最大化风电场发电量。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。