一种风电机组黑启动控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种风电机组黑启动控制方法及装置，该方法包括：确定风电场脱网停机后的主启动机组，在所述主启动机组内部设置用于黑启动的固定负载以及撬棒支路；根据所配置固定负载阻抗值以及所建立线端目标电压值，计算产生目标电压所需电磁功率，将电磁功率和线路损耗作为风机功率控制参考值以进行机端机械功率控制；当风机启动后，利用所述撬棒支路动态调整电磁功率，对暂态功率不平衡引发的发电机转速波动进行限制，进而建立脱网运行下的线端电压。本发明专利技术能够借助本地负载建立线侧交流电压并消耗功率，并为风电场内其余风电机组提供电压基准。电压基准。电压基准。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组黑启动控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及风电机组黑启动控制领域，具体是一种风电机组黑启动控制方法及装置。

技术介绍

[0002]风电机组的黑启动是指电网发生故障导致风机脱网并停机后，风电机组不借助电网率先完成自启动，同时带动局部网内其它不具备自启动能力的机组启动，逐步增加系统中运行的发电机组数量，最终恢复整个电网电力供应的过程。
[0003]通常来说，若要完成目标机组黑启动，需要用到火电或水电等具备高可靠性的发电机组作为黑启动电源，协助目标机组完成黑启动。随着风力发电领域中虚拟惯性控制等技术的成熟，风电机组现在同样也具备了作为黑启动电源的可能。
[0004]在不具备外部电源的情景下，由于风电机组网侧无电压存在，难以通过内部并网逆变器建立稳定的直流母线电压，同时也不具备网侧提供的逆变电压参考值；此外，由于风电机组脱网运行，发电量必须与负载匹配，否则多余功率将全部转化为风机动能，存在转速过高导致旋转结构受损的可能。上述难点成为了制约风电机组作为黑启动电源的主要难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述难题，提出了一种不借助备用发电机的风电机组黑启动控制方法，该方法能够借助本地负载建立线侧交流电压并消耗功率，并为风电场内其余风电机组提供电压基准。
[0006]为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种风电机组黑启动控制方法，包括以下步骤：
[0008]确定风电场脱网停机后的主启动机组，在所述主启动机组内部设置用于黑启动的固定负载以及撬棒支路；
[0009]根据所配置固定负载的阻抗值以及所建立线端目标电压值，计算产生目标电压所需电磁功率，将电磁功率和线路损耗作为风机功率控制参考值以进行机端机械功率控制，使其与发电功率指令平衡；
[0010]当所述主启动机组启动后，利用所述撬棒支路动态调整电磁功率，对暂态功率不平衡引发的发电机转速波动进行限制，进而建立脱网运行下的线端电压。
[0011]进一步的，确定风电场脱网停机后的主启动机组，在所述主启动机组内部设置用于黑启动的固定负载以及撬棒支路，具体为：选定风电场中的一台直驱型风电机组作为风电场的主启动机组，在主启动机组并网点并联固定负载，在变流器直流母线端并联撬棒支路。
[0012]进一步的，根据所配置固定负载阻抗值以及所建立线端目标电压值，计算产生目标电压所需电磁功率，具体包括：
[0013]产生目标电压所需电磁功率表示为：
[0014][0015]式中，S
load
为视在功率，U
amp
为线端所建立三相相电压的目标幅值，Z
load
为固定负载的阻抗值，当固定负载为纯阻性时，该电磁功率为有功功率，电磁功率P
load
表示为：
[0016][0017]进一步的，所述线路损耗的计算包括：
[0018]根据机组主线路参数，计算机组线路功率损耗P
lossl
，：
[0019][0020]其中I
g
为机组变流器输出电流，I
load
为流入负载电流，U
fc
为滤波电容电压，L
f1
,L
f2
,C
f
为LCL滤波电路参数。
[0021]进一步的，将电磁功率和线路损耗作为风机功率控制参考值以进行机端机械功率控制，使其与发电功率指令平衡，具体包括：
[0022]将线路损耗与电磁功率的和作为风机功率控制参考值，进行桨距角控制，令风机捕获机械功率P
m
满足建立电压所需电磁功率要求：
[0023][0024]P
e
＝P
lossl
+P
load
[0025]P
m
＝P
e
[0026]式中，P
m
为风机捕获机械功率，ρ为空气密度，A为风轮扫风面积，V
w
为风速，Cp(λ,β)为风能利用系数，P
lossl
为线路损耗，P
load
为建立负载电压所需电磁功率。
[0027]进一步的，利用所述撬棒支路动态调整电磁功率，对暂态功率不平衡引发的发电机转速波动进行限制，具体包括：
[0028]基于对发电机实际转速进行滞环比较得到撬棒支路的控制信号，对撬棒支路的功率大小进行设计，撬棒支路的功率大小P
cb
应满足下式：
[0029]P
m
＞P
loss
+P
load
[0030]P
m
＜P
loss
+P
load
+P
cb
。
[0031]一种风电机组黑启动控制装置，包括：
[0032]主启动机组确定模块，用于确定风电场脱网停机后的主启动机组，在所述主启动机组内部设置用于黑启动的固定负载以及撬棒支路；
[0033]机端机械功率控制模块，用于根据所配置固定负载的阻抗值以及所建立线端目标电压值，计算产生目标电压所需电磁功率，将电磁功率和线路损耗作为风机功率控制参考值以进行机端机械功率控制，使其与发电功率指令平衡；
[0034]撬棒支路控制模块，用于当所述主启动机组启动后，利用所述撬棒支路动态调整电磁功率，对暂态功率不平衡引发的发电机转速波动进行限制，进而建立脱网运行下的线端电压。
[0035]进一步的，在所述主启动机组内部设置用于黑启动的固定负载以及撬棒支路，具
体包括：在主启动机组并网点并联固定负载，在变流器直流母线端并联撬棒支路。
[0036]进一步的，所述机端机械功率控制模块根据所配置固定负载阻抗值以及所建立线端目标电压值，计算产生目标电压所需电磁功率，具体包括：产生目标电压所需电磁功率表示为：
[0037][0038]式中，S
load
为视在功率，U
amp
为线端所建立三相相电压的目标幅值，Z
load
为固定负载的阻抗值，当固定负载为纯阻性时，该电磁功率为有功功率，电磁功率P
load
表示为：
[0039][0040]进一步的，所述机端机械功率控制模块将电磁功率和线路损耗作为风机功率控制参考值以进行机端机械功率控制，使其与发电功率指令平衡，具体包括：将线路损耗与电磁功率的和作为风机功率控制参考值，进行桨距角控制，令风机捕获机械功率P
m
满足建立电压所需电磁功率要求：
[0041][0042]P
e
＝P
lossl
+P
load
[0043]P
m
＝P
e
[0044]式中，P
m
为风机捕获机械功率，ρ为空气密度，A为风轮扫风面积，V
w
为风速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组黑启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：确定风电场脱网停机后的主启动机组，在所述主启动机组内部设置用于黑启动的固定负载以及撬棒支路；根据所配置固定负载的阻抗值以及所建立线端目标电压值，计算产生目标电压所需电磁功率，将电磁功率和线路损耗作为风机功率控制参考值以进行机端机械功率控制，使其与发电功率指令平衡；当所述主启动机组启动后，利用所述撬棒支路动态调整电磁功率，对暂态功率不平衡引发的发电机转速波动进行限制，建立脱网运行下的线端电压。2.如权利要求1所述的风电机组黑启动控制方法，其特征在于，确定风电场脱网停机后的主启动机组，在所述主启动机组内部设置用于黑启动的固定负载以及撬棒支路，具体为：选定风电场中的一台直驱型风电机组作为风电场的主启动机组，在选定的主启动机组并网点并联固定负载，在变流器直流母线端并联撬棒支路。3.如权利要求1所述的风电机组黑启动控制方法，其特征在于，根据所配置固定负载阻抗值以及所建立线端目标电压值，计算产生目标电压所需电磁功率，具体包括：产生目标电压所需电磁功率表示为：式中，S
load
为视在功率，U
amp
为线端所建立三相相电压的目标幅值，Z
load
为固定负载的阻抗值，当固定负载为纯阻性时，该电磁功率为有功功率，电磁功率P
load
表示为：4.如权利要求1所述的风电机组黑启动控制方法，其特征在于，所述线路损耗的计算包括：根据机组主线路参数，计算机组线路功率损耗P
lossl
，：其中I
g
为机组变流器输出电流，I
load
为流入负载电流，U
fc
为滤波电容电压，L
f1
,L
f2
,C
f
为LCL滤波电路参数。5.如权利要求1所述的风电机组黑启动控制方法，其特征在于，将电磁功率和线路损耗作为风机功率控制参考值以进行机端机械功率控制，使其与发电功率指令平衡，具体包括：将线路损耗与电磁功率的和作为风机功率控制参考值，进行桨距角控制，令风机捕获机械功率P
m
满足建立电压所需电磁功率要求：P
e
＝P
lossl
+P
load
P
m
＝P
e
式中，P
m
为风机捕获机械功率，ρ为空气密度，A为风轮扫风面积，V
w
为风速，Cp(λ,β)为风能利用系数，P
lossl
为线路损耗，P
load
为建立负载电压所需电磁功率。6.如权利要求5所述的风电机组黑启动控制方法，其特征在于，利用所述撬棒支路动态
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀肖彤，柳丹，胡畔，王伟，梅欣，邓万婷，陈孝明，曹侃，李小平，叶畅，康逸群，江克证，熊平，肖繁，谭道军，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：