一种暂态电压安全控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种暂态电压安全控制方法及系统，包括：当检测到故障发生时：切除静止无功补偿器设备；控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；当故障恢复时：将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；所述转子侧变流器恢复到稳态定电压控制模式。本发明专利技术提供的技术方案能够抑制电力系统遭受大扰动后风电场群集中并网地区由于无功过剩所引发的风电机组连锁脱网风险。

【技术实现步骤摘要】
一种暂态电压安全控制方法及系统
本专利技术涉及新能源发电及接入
，具体涉及一种暂态电压安全控制方法及系统。
技术介绍
近年来，风力发电由“小规模分散开发、就地消纳”的现状，逐步发展成“大规模集中开发、远距离高压输送”的趋势。风资源丰富的地区规划和建设千万千瓦级风电基地,然而这些风电基地大多位于网架结构较为薄弱、电源结构较为单一的电网末端，系统电压敏感性较强。在电网发生短路、断线等大扰动后，这些风电场群集中并网区域容易发生由于无功过补偿或欠补偿导致的电压失稳，最终引起风电场内风电机组因高、低电压保护动作的连锁脱网事故。目前，风电并网所引起的电压安全和无功控制问题已然成为制约集群风能资源的大规模开发和有效消纳的瓶颈。现有风电并网地区的电压安全控制研究主要是关于单个风电机组/风电场或某种无功调节设备的无功电压控制策略，而对于集群风电场并网地区多种无功源间相互作用所引起的风电机组连锁脱网风险问题缺乏系统性研究。随着风电渗透率的逐渐增大，大规模风电并网对电力系统电压安全的影响逐渐深化。一方面，大规模风电场群并网区域的结构特征及运行特性将会给系统的电压安全带来诸多挑战。另一方面，随着变速风电机组的快速普及和风电场无功补偿设备的广泛应用，大多数风电场群都配置有多种时间常数从毫秒级到秒级不等的无功调控设备，多时间尺度无功源设备的运行配合也成为影响大规模风电并网后电力系统电压安全的又一主要因素。
技术实现思路
为了抑制电力系统遭受大扰动后风电场群集中并网地区由于无功过剩所引发的风电机组连锁脱网风险，本专利技术提出一种暂态电压安全控制方法，该方法是通过如下技术方案实现的：当检测到故障发生时：主动切除静止无功补偿器设备；控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；当故障恢复时：将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；所述转子侧变流器恢复到稳态定电压控制模式。优选地，所述主动切除静止无功补偿器设备，包括：当所述静止无功补偿器设备接入点电压值低于预设的切除电压阈值，且持续时间大于预设的延时阈值时，打开并网开关，切除所述静止无功补偿器设备。优选地，所述控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑，包括：检测风电机组的机端电压下跌值；当所述机端电压下跌值超出预设死区范围时，双馈感应风电机组转子侧控制器发出故障信号，并将所述双馈感应风电机组转子侧控制器切换为暂态电压控制；通过暂态电压控制外环和电流控制内环的2级闭环PI控制器使双馈感应风电机在故障期间发出无功功率，同时将电压PI控制中积分量清零。优选地，所述当故障恢复时，所述电压控制器将切除所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行，包括：当所述静止无功补偿器的设备接入点电压值大于预设的重投电压阈值且持续时间大于时间阈值时，闭合所述静止无功补偿器设备并网开关。优选地，所述故障恢复，包括：当风电机组的机端电压下跌值恢复至预设死区范围时，所述转子侧控制器切换为稳态运行状态。优选地，所述转子侧变流器恢复到稳态运行状态包括：当检测到机端电压恢复到预设死区范围时，所述转子侧变流器切换到定电压控制模式，所述双馈风电机组转子侧控制器将根据预设的电压参考值与实际测得的电压进行比较，通过PI控制器确定转子侧变流器需要发出的无功参考值,并根据所述无功参考值调整风电机组实际发出的无功功率。优选地，所述切除电压阈值为标幺值大于等于0.3pu小于等于0.6pu。优选地，所述延时阈值为大于等于0.05小于等于0.1秒。优选地，所述时间阈值为大于等于0.3小于等于0.5秒。优选地，所述重投电压阈值为标幺值大于等于0.8小于等于0.9pu。本专利技术的另一目的在于提出一种暂态电压安全控制系统，所述系统包括：静止无功补偿模块和双馈感应风电机组模块；所述静止无功补偿模块，用于当检测到故障发生时，电压控制器主动切除静止无功补偿器设备；并在故障恢复阶段，所述电压控制器将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；所述双馈感应风电机组模块，用于当检测到故障发生时，转子侧控制器控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；并在故障恢复阶段，所述转子侧控制器恢复到稳态定电压控制模式。优选地，所述静止无功补偿模块包括：静止无功补偿器、电压控制器和并网开关；所述电压控制器通过静止无功补偿器与并网开关连接，用于控制所述并网开关；所述并网开关用于切断所述静止无功补偿器。优选地，所述双馈感应风电机组模块包括：转子侧电压控制器和转子侧变流器；所述转子侧电压控制器与所述转子侧变流器连接；用于比较预设的电压参考值与实际测的电压值；优选地，所述转子侧变流器包括：选择器A和选择器B；与选择器A和选择器B连接，用于控制选择器A和选择器B的选择稳态还是暂态；所述选择器A用于投向选择器A中的b侧，切换到暂态电压控制；所述选择器B用于投向选择器B中的b侧，将电压PI控制中积分量清零。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的技术方案通过协调控制双馈感应风电机组和静止无功补偿器在大扰动故障发生期间的暂态运行配合，来避免在大规模风电集中并网地区发生由于系统故障后出现无功过剩而所引发的风电机组连锁脱网事故。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为本专利技术的暂态电压安全控制总体结构；图3为本专利技术的双馈感应风电机组转子侧变流器的电压控制方法；图4为本专利技术的静止无功补偿器设备切除状态的判断流程。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。本实施例中的通过协调控制双馈感应风电机组(doublyfedinductiongeneratorwindturbine,DFIGWT)和静止无功补偿器(StaticVarCompensation,SVC)在大扰动故障发生期间的暂态运行配合，能够抑制电力系统遭受大扰动后风电场群集中并网地区由于无功过剩所引发的风电机组连锁脱网风险。为抑制无功过剩所引发的风电机组连锁脱网风险，所提出的暂态电压安全控制方法包括对于风电场内DFIGWT转子侧变流器的电压控制方案和对于风电场升压站低压侧SVC的电压控制方案。具体而言，在电网遭受大扰动故障并且故障清除之前，通过SVC的电压控制器主动切除部分SVC设备，以抑制故障后由于SVC设备突增容性无功而引发的系统暂态过电压；在电网故障恢复阶段，根据预设电压判据通过SVC电压控制器重新将SVC设备投入电网并网运行，以参与电网的稳态无功调节；在事故发展期间，通过DFIGWT的转子侧控制器控制转子侧变流器来向电网提供实时动态无功支撑，以维持风电机组的出口电压恒定。所提出的暂态电压安全控制的总体结构如图2所示。本实施例的一种暂态电压安全控制方法，方法流程如图1所示，该方法包括：当检测到故障发生时：电压控制器主动切除静止无功补偿器设备；双馈感应风电机组转子侧控制器控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；当故障恢复时：所述电压控制器将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；所述转子侧变流器恢复到稳态定电压控制模式。由于SVC设备的无功输出能力与设备接入点电压的平方成正比，当故障导致SVC接入点电压低于预设的切除电压阈值时，其向电网提供无功功率的能力较弱。并且由于SVC的电压调节器在系统发生故障瞬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种暂态电压安全控制方法，其特征在于，所述方法包括：当检测到故障发生时：切除静止无功补偿器设备；控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；当故障恢复时：将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；恢复所述转子侧变流器到稳态定电压控制模式。

【技术特征摘要】
1.一种暂态电压安全控制方法，其特征在于，所述方法包括：当检测到故障发生时：切除静止无功补偿器设备；控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；当故障恢复时：将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；恢复所述转子侧变流器到稳态定电压控制模式。2.如权利要求1所述的暂态电压安全控制方法，其特征在于，所述切除静止无功补偿器设备，包括：当所述静止无功补偿器设备接入点电压值低于预设的切除电压阈值，且持续时间大于预设的延时阈值时，打开并网开关，切除所述静止无功补偿器设备。3.如权利要求1所述的暂态电压安全控制方法，其特征在于，所述控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑，包括：检测风电机组的机端电压下跌值；当所述机端电压下跌值超出预设死区范围时，双馈感应风电机组转子侧控制器发出故障信号，并将所述双馈感应风电机组转子侧控制器切换为暂态电压控制；通过暂态电压控制外环和电流控制内环的2级闭环PI控制器使双馈感应风电机在故障期间发出无功功率，同时将电压PI控制中积分量清零。4.如权利要求1所述的暂态电压安全控制方法，其特征在于，所述当故障恢复时，将切除所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行，包括：当所述静止无功补偿器的设备接入点电压值大于预设的重投电压阈值且持续时间大于时间阈值时，闭合所述静止无功补偿器设备并网开关。5.如权利要求1所述的暂态电压安全控制方法，其特征在于，所述故障恢复，包括：当风电机组的机端电压下跌值恢复至预设死区范围时，所述转子侧控制器切换为稳态运行状态。6.如权利要求5所述的暂态电压安全控制方法，其特征在于，所述转子侧变流器恢复到稳态运行状态包括：当检测到机端电压恢复到预设死区范围时，所述转子侧变流器切换到定电压控制模式，所述双馈风电机组转子侧控制器将根据预设的电压参考值与实际测得的电压进行比较，通过PI控制器确定转子侧变流器需要发出的无功参考值,并根据所述无功参考值调整风电机组实际发出的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨硕，王伟胜，刘纯，黄越辉，王跃峰，王晶，潘霄峰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11