一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法及装置，方法包括：检测电力系统的电网频率和电网电压，判断电网频率是否越过频率死区，判断电网电压是否越过电压死区；若电网频率越过频率死区且电网电压越过电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节电网频率，通过风电机组无功功率控制调节电网电压；若电网频率越过频率死区，电网电压未越过电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节电网频率，并进行风电机组无功功率阻尼控制；若电网频率未越过频率死区，电网电压越过电压死区，则通过风电机组无功功率控制调节电网电压，并进行风电机组有功功率阻尼控制。本申请公开的上述技术方案，可以提高电力系统频率和电压的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法
本专利技术涉及风力发电
，更具体地说，涉及一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法及装置。
技术介绍
由双馈发电机构成的双馈风电机组是目前发展最成熟、应用最广泛的风力发电机组。随着风电机组装机容量的不断增加，电力系统风电接入比例也在不断地增大。但是，当双馈风电机组(简称风电机组)接入弱电网时，风能的波动性和不确定性会导致风电机组出力的波动性，再加上风电机组本身与常规发电机组有许多不同的运行特性和控制方法，使得风电机组在接入弱电网之后会对电力系统的频率和电压带来一定的冲击，从而会加剧弱电网条件下电力系统频率和电压的不稳定性。综上所述，如何减少风电机组出力波动对电力系统频率和电压所带来的冲击，以提高弱电网条件下电力系统频率和电压的稳定性，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法及装置，以减少风电机组出力波动对电力系统频率和电压所带来的冲击，从而提高弱电网条件下电力系统频率和电压的稳定性。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法，包括：检测电力系统的电网频率和电网电压，判断所述电网频率是否越过频率死区，并判断所述电网电压是否越过电压死区；若所述电网频率越过所述频率死区且所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压；若所述电网频率越过所述频率死区，所述电网电压未越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并进行风电机组无功功率阻尼控制；若所述电网频率未越过所述频率死区，所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压，并进行风电机组有功功率阻尼控制。优选的，通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，包括：利用风电机组转子中储存的动能进行功率支撑。优选的，利用风电机组转子中储存的动能进行功率支撑，包括：当风电机组转子转速变化与电网频率变化不同时，功率支撑量为：其中，ΔP为功率支撑量，Pref为目标控制功率，P*为风电机组实时输出有功功率，Jc为风电机组固有转动惯量，wr0为风电机组角速度初始值，wr为风电机组角速度值，we为电力系统频率对应的角速度，Jv为风电机组虚拟转动惯量，λ为惯量比例系数，优选的，在通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压时，还包括：结合对风电机组出口端电压标幺值Uw、风电机组无功功率Qw所设定的约束条件，采用下垂控制调节所述电网电压；其中，所述约束条件为：Qw_min为风电机组最小无功功率，Qw_max为风电机组最大无功功率，Uw_min为风电机组出口端最小电压标幺值，Uw_max为风电机组出口端最大电压标幺值。优选的，在进行风电机组无功功率阻尼控制时，根据电力系统中同步发电机的运动方程计算得到所述同步发电机的小扰动方程为：其中，HG1为同步发电机的惯性时间常数，PG1为同步发电机的电磁功率，D为阻尼系数，ωs为同步发电机的电角速度，we为电力系统频率对应的角速度，p为微分因子，E'为同步发电机的q轴暂态电势，UG0为UG的初始值，UG为风电场接入点电压，θ0为θ的初始值，θ为E'与UG之间的相角差，δ0为δ的初始值，δ为E'与U之间的相角，U为电网电压，x1为风电机组未接入段对应的线路电抗参数，kQ为无功阻尼系数，x2为风电机组接入段对应的线路电抗参数。优选的，所述进行风电机组无功功率阻尼控制，包括：根据电网频率偏差向电力系统注入无功功率，其中，所注入的无功功率增量为：ΔQg＝-kQ*2πΔf，其中，ΔQg为所注入的无功功率增量，Δf为电网频率偏差。优选的，在进行风电机组无功功率阻尼控制时，还包括：对无功功率进行约束，对应的约束条件为：其中，Irmin为风电机组转子侧变流器最小电流值，Irmax为风电机组转子侧变流器最大电流值，irq为风电机组转子侧变流器无功功率电流分量，ird为风电机组转子侧有功功率电流分量。优选的，在进行风电机组有功功率阻尼控制时，根据电力系统中同步发电机的运动方程计算得到所述同步发电机的小扰动方程为：其中，HG1为同步发电机的惯性时间常数，PG1为同步发电机的电磁功率，D为阻尼系数，ωs为同步发电机的电角速度，we为电力系统频率对应的角速度，p为微分因子，E'为同步发电机的q轴暂态电势，UG0为UG的初始值，UG为风电场接入点电压，θ0为θ的初始值，θ为E'与UG之间的相角差，δ0为δ的初始值，δ为E'与U之间的相角，U为电网电压，x1为风电机组未接入段对应的线路电抗参数，kP为有功阻尼系数，x2为风电机组接入段对应的线路电抗参数。优选的，所述进行风电机组有功功率阻尼控制，包括根据电网频率偏差向电力系统注入有功功率，其中，所注入的有功功率增量为：ΔPw＝-kP*2πΔf，其中，ΔPw为所注入的有功功率增量，Δf为电网频率偏差。一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制装置，包括：判断模块，用于：检测电力系统的电网频率和电网电压，判断所述电网频率是否越过频率死区，并判断所述电网电压是否越过电压死区；第一调节模块，用于：若所述电网频率越过所述频率死区且所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压；第二调节模块，用于：若所述电网频率越过所述频率死区，所述电网电压未越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并进行风电机组无功功率阻尼控制；第三调节模块，用于：若所述电网频率未越过所述频率死区，所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压，并进行风电机组有功功率阻尼控制。本专利技术提供了一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法及装置，其中该方法包括：检测电力系统的电网频率和电网电压，判断电网频率是否越过频率死区，并判断电网电压是否越过电压死区；若电网频率越过频率死区且电网电压越过电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节电网频率，并通过风电机组无功功率控制调节电网电压；若电网频率越过频率死区，电网电压未越过电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节电网频率，并进行风电机组无功功率阻尼控制；若电网频率未越过频率死区，电网电压越过电压死区，则通过风电机组无功功率控制调节电网电压，并进行风电机组有功功率阻尼控制。本申请公开的上述技术方案，在电网频率和电网电压均越过对应的死区时，分别通过风电机组有功功率控制调节电网频率、无功功率控制调节电网电压，以提高电力系统频率和电压的稳定性；在电网电压处于稳定但电网频率越过对应的死区时，通过有功功率控制调节电网频率，并在有功功率调频期间，进行风电机组无功功率阻尼控制，以抑制调频期间的功率振荡，从而避免弱电网的二次冲击，以保持电网频率的稳定性；在电网频率处于稳定但电网电压越过对应的死区时，通过无功功率控制调节电网电压，并在无功功率调压期间，进行有功功率阻尼控制，以抑制调压期间的功率振荡，从而避免弱电网的二次冲击，以保持电网电压的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法，其特征在于，包括：检测电力系统的电网频率和电网电压，判断所述电网频率是否越过频率死区，并判断所述电网电压是否越过电压死区；若所述电网频率越过所述频率死区且所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压；若所述电网频率越过所述频率死区，所述电网电压未越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并进行风电机组无功功率阻尼控制；若所述电网频率未越过所述频率死区，所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压，并进行风电机组有功功率阻尼控制。

【技术特征摘要】
1.一种弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法，其特征在于，包括：检测电力系统的电网频率和电网电压，判断所述电网频率是否越过频率死区，并判断所述电网电压是否越过电压死区；若所述电网频率越过所述频率死区且所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压；若所述电网频率越过所述频率死区，所述电网电压未越过所述电压死区，则通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，并进行风电机组无功功率阻尼控制；若所述电网频率未越过所述频率死区，所述电网电压越过所述电压死区，则通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压，并进行风电机组有功功率阻尼控制。2.根据权利要求1所述的弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法，其特征在于，通过风电机组有功功率控制调节所述电网频率，包括：利用风电机组转子中储存的动能进行功率支撑。3.根据权利要求2所述的弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法，其特征在于，利用风电机组转子中储存的动能进行功率支撑，包括：当风电机组转子转速变化与电网频率变化不同时，功率支撑量为：其中，ΔP为功率支撑量，Pref为目标控制功率，P*为风电机组实时输出有功功率，Jc为风电机组固有转动惯量，wr0为风电机组角速度初始值，wr为风电机组角速度值，we为电力系统频率对应的角速度，Jv为风电机组虚拟转动惯量，λ为惯量比例系数，4.根据权利要求1所述的弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法，在通过风电机组无功功率控制调节所述电网电压时，还包括：结合对风电机组出口端电压标幺值Uw、风电机组无功功率Qw所设定的约束条件，采用下垂控制调节所述电网电压；其中，所述约束条件为：Qw_min为风电机组最小无功功率，Qw_max为风电机组最大无功功率，Uw_min为风电机组出口端最小电压标幺值，Uw_max为风电机组出口端最大电压标幺值。5.根据权利要求1所述的弱电网条件下双馈风电机组调频及调压协调控制方法，其特征在于，在进行风电机组无功功率阻尼控制时，根据电力系统中同步发电机的运动方程计算得到所述同步发电机的小扰动方程为：其中，HG1为同步发电机的惯性时间常数，PG1为同步发电机的电磁功率，D为阻尼系数，ωs为同步发电机的电角速度，we为电力系统频率对应的角速度，p为微分因子，E'为同步发电机的q轴暂态电势，UG0为UG的初始值，UG为风电场接入点电压，θ0为θ的初始值，θ为E'与UG之间的相角差，δ0为δ的初始值，δ为E'与U之间的相角，U为电网电压，x1为风电机组未接入段对应的线路电抗参数，kQ为无功阻尼系数，x2为风电机组接入...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨靖，应有，许国东，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，张北运达风电有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33