一种风电并网控制方法技术

本发明专利技术涉及一种风电并网控制方法，包括以下步骤：S1.设定对直流输电系统的参数；S2.设定VSC‑HVDC控制器；S3.设定风电场端换流器的控制策略；S4.设定多端柔性直流输电站之间的协调控制。

【技术实现步骤摘要】
一种风电并网控制方法
本专利技术涉及能源
，更具体地，涉及一种风电并网控制方法。
技术介绍
目前风电一般采用交流并网，其优点是系统可靠性高、结构简单、技术成熟，但是远距离风电场例如海上风电或沙漠风电场，在进行远距离传输时的成本要比直流输电高，同时电感、电容的充电功率太大，需要无功补偿，而且会使电能质量下降的问题，限制了交流并网的发展。柔性直流输电技术(voltagesourceconverterbasedhighvoltagedirectcurrentsystem，VSC-HVDC)的直流线路造价低，没有电感、电容的充电过程，不需要补偿装置，在远距离输电时，成本远远低于交流输电，将成为风电场并网中较好的选择方式。双端柔性直流输电系统仅能实现点对点功率传输，而当一端换流站发生故障退出后，风电场将退出运行。随着经济发展和电网的大规模建设，以及分布广泛的大规模新能源并网送电，传统的点对点功率传输形式已经不能满足大区域大规模电网互联的需求，这就必然要求电网能够实现多电源供电以及多落点受电。多端柔性直流输电系统(themulti-terminalVSC-HVDCsystem,VSC-MTDC)能够实现不同地区的风电场与电网的互联，输电方式灵活、可靠，有着广泛前景。随着电力系统中风力发电装机容量的不断提高，大规模风电机组脱网运行可能造成电力系统因功率大幅度缺失而出现电压和频率的严重波动，严重威胁电力系统的安全、稳定运行。因此，提高VSC-HVDC风电输电系统可靠性，对于促进我国可再生能源的快速发展、实现我国能源战略调整、转变电力发展方式和加快可再生能源实现从补充能源到替代能源的转变，均有重大的意义。关于多端柔性直流的研究还处于初始阶段，其中一端的换流站要采用定电压控制，其他各端换流站可以采用定功率控制。但是对于风电场而言，它的输出功率波动性大，因此与风电场相连的换流站不能采用定有功功率来控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种风电并网方法，该方法基于多端柔性直流输电线路接入多个风电场，设计各个风电场在不同风电输出功率时段陆续并网，该方法具有较高的可靠性。为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：一种风电并网控制方法，包括以下步骤：S1.设定对直流输电系统的参数；S2.设定VSC-HVDC控制器；S3.设定风电场端换流器的控制策略；S4.设定多端柔性直流输电站之间的协调控制。优选地，所述步骤S1的具体步骤为：假定三相交流系统平衡，abc三相静止坐标系下VSC的模型如下：式中：usa，usb，usc分别交流母线处为abc三相线路的电压值，ua，ub，uc分别为换流器侧三相线路的电压值，ia，ib，ic分别为换流器侧三相线路的电流值；将(1)变换为d-q坐标下的数学模型为：式中：usd，usq，us分别为交流母线处电压的d-q轴分量和零轴分量；ud，uq，u0分别为换流器交流侧电压的d-q轴分量和零轴分量；id，iq，i0分别为换流器交流侧电流的d-q轴分量和零轴分量；式中：P为派克变化矩阵；P-1为派克变化逆矩阵，ω为偏移角；由以上推导可得到VSC在d-q坐标下的数学模型为：式中：R为电阻值，L为电感值。优选地，所述步骤S2的具体步骤为：将S1中(5)得到的结论进行推导可得出：由上式可知，VSC的交流侧电压不仅受交流侧电流和电压的影响，彼此之间还具有一定的耦合效应，因此必须增加去耦合项；S2.1.内环控制器设定在式(6)中增加耦合项ωRiq、ωRid可得：式中：ud1、uq1为内环电流控制器的输出变量；因此，可通过输出量ud、uq得到调制比M和移相角δ为：通过M和δ便可分别确定调制波的幅值和初始相角，于是脉冲触发信号便可以确定；S2.2.外环控制器设定根据外部的测量值计算d轴和q轴的电流。优选地，所述步骤S3的具体步骤如下：对于风电场，由于有功功率有时并不存在，此时内环控制器和外环控制器都没办法使用的情况下，提出通过检测风电场频率变化来控制输送功率参考值的控制方法；具体步骤为，当d轴以电网A相电压向量定位时，则usq＝0；忽略变压器和换流器的损耗，即R＝0，ωL＝0；式(6)可改写为：在上式基础上，令交流侧电源的dq轴电压参考值分别为usd＝1、usq＝0；然后分别将其与交流侧的电压比较，经PI调节再与耦合量相加便可得到输出端的值。优选地，所述步骤S5的具体步骤如下：当风电场输出功率小于一定值时，换流站GSVSC1优先将风功率全部输送到工业电力系统中；当风功率超过一定值后，由GSVSC1和GSVSC2共同承担多端VSC-HVDC输电系统的功率平衡任务，在工业电力系统和地区电网间进行功率的协调分配。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术利用多端柔性直流连接多个风电场的可行性和优越性。直流电压能在很快的时间内稳定下来，当多个风电场陆续接入时，扰动很小，无论时电压和频率，其波动范围均不会超过规定值。(2)本专利技术利用多端柔性直流连接多个风电场，当风电场有大的功率扰动时，无论是上升还是下降，柔性直流输电系统几乎不会受到影响，能够保持稳定运行。(3)本专利技术利用多端柔性直流连接多个风电场，当遇到风电场母线三相故障时，使用多端柔性直流连接时，无论是在故障过程中还是故障后恢复阶段，直流系统电压基本没有变动，其他各种不会受到大的影响，可以完成故障穿越。附图说明图1为本专利技术提供的方法的流程示意图。图2为柔性直流输电侧示意图。图3为内环电流控制器示意图。图4为多端VSC-HVDC输电系统结构图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。实施例1本专利技术实施提供本专利技术一种风电并网方法，为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面参照附图并结合实例对本专利技术的具体实施方式做进一步详细描述。图1中的步骤1对直流输电系统参数设定。柔性直流输电是基于电压源换流器(VSC)的一种干支流输电技术。图2为柔性直流输电系统整流侧结构。图中：usk、ik、uk分别为电网电压、电网电流和换流器侧输入电压；Udc、idc分别为VSC直流侧电压、直流线路电流；R、L分别为VSC等效阻抗、换流电抗器；C为换流器直流侧电容。假定三相交流系统平衡，abc三相静止坐标系下VSC的熟悉模型如下：将(1)变换为d-q坐标下的数学模型为：由以上推导可得到VSC在d-q坐标下的数学模型为：图1中的步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电并网控制方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1.设定对直流输电系统的参数；/nS2.设定VSC-HVDC控制器；/nS3.设定风电场端换流器的控制策略；/nS4.设定多端柔性直流输电站之间的协调控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电并网控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.设定对直流输电系统的参数；
S2.设定VSC-HVDC控制器；
S3.设定风电场端换流器的控制策略；
S4.设定多端柔性直流输电站之间的协调控制。


2.根据权利要求1所述的风电并网控制方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤为：
假定三相交流系统平衡，abc三相静止坐标系下VSC的模型如下：



式中：usa，usb，usc分别交流母线处为abc三相线路的电压值，ua，ub，uc分别为换流器侧三相线路的电压值，ia，ib，ic分别为换流器侧三相线路的电流值；
将(1)变换为d-q坐标下的数学模型为：



式中：usd，usq，us分别为交流母线处电压的d-q轴分量和零轴分量；ud，uq，u0分别为换流器交流侧电压的d-q轴分量和零轴分量；id，iq，i0分别为换流器交流侧电流的d-q轴分量和零轴分量；






式中：P为派克变化矩阵；P-1为派克变化逆矩阵，ω为偏移角；
由以上推导可得到VSC在d-q坐标下的数学模型为：



式中：R为电阻值，L为电感值。


3.根据权利要求2所述的风电并网控制方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤为：
将S1中(5)得到的结论进行推导可得出：



由上式可知，VSC的交流侧电压不仅受交流侧电流和电压的影响，彼此之...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚楠，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：四川;51