一种新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略制造技术

本发明专利技术公开新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略，属于电力系统稳定控制领域；新能源场站中设置有受控电压源型变流器和受控电流源型变流器，且场站并网变压器的低压侧并联有SVC和SVG；将系统电压和电流变化作为暂态工况和稳态工况的判定条件；暂态工况下，受控电压源型变流器的有功功率给定值控制减小到预设值，并在电压控制给定上叠加暂态附加补偿控制；暂态工况下，受控电流源型变流器对有功功率和无功功率的控制目标进行调整；暂态工况下，在SVG的电压控制给定值上叠加暂态附加补偿控制；SVC在稳态下以无功功率为控制目标进行无功功率闭环控制，在暂态下以维持场站电压为目标进行电压闭环控制。站电压为目标进行电压闭环控制。站电压为目标进行电压闭环控制。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略


[0001]本专利技术属于电力系统稳定控制领域，具体涉及新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略。

技术介绍

[0002]风电、光伏等新能源并网容量近年来显著提高，未来电网将演变为含有高比例新能源的新型电力系统，双馈风机、直驱风机、光伏发电均采用了电力电子变换器作为和电网的接口，新能源发电的动态特性完全不同于传统的同步发电机，电力电子装置并网且与系统处于解耦运行状态，不能主动响应系统频率变化，本质上不具备惯性；新能源换流器的暂态电压和电流支撑能力不足，导致新能源的故障穿越能力降低和脱网风险增大；因此电力电子设备的广泛应用深刻地改变了电力系统的运行特性，给电力系统的安全稳定性带来很大影响。
[0003]含高比例新能源的新型电网中由于传统发电机组数量的减少，对系统的电压支撑能力不足，而风/光机组对电网电压十分敏感，电网发生故障时容易发生电压驱动型连锁脱网问题。目前并网的风电机组普遍不具备低电压穿越能力或者低电压穿越能力弱，当风电场站内和系统电压跌落时，大量风机极易因低电压穿越能力问题而引发大面积脱网，对系统电压和频率引起深刻影响；进一步的，在故障切除后系统电压恢复过程中，各风电场的无功补偿装置无法按照自动电压控制闭环对场站电压进行调整，引起系统电压升高，在弱电网情况下容易引起过电压幅值过大而导致部分风机因过电压保护动作脱网。在大规模风电汇集的结构下，直流扰动也会导致风电连锁脱网；对于光伏电站，大容量的光伏并入使得电网电压越限的几率增加，电网电压骤升情况下有功功率会自网侧向机侧传输，使得逆变器进行限幅状态，极易进入过调制工作区运行，系统控制裕度因此下降，也容易使光伏逆变器因过压和过流保护而脱网；由于我国大量采用了高压直流输电方式实现西部能源到东部重负荷地区的电力传输，新能源场站控制特性与高压直流输电特性相互影响，系统暂态电压的稳定性关系到高压直流输电系统的安全运行，不稳定的暂态电压会导致高压直流输电系统的切除，引发故障扩大化。因此，改善故障后的暂态电压过程对于保障风/光机组消纳十分重要。为解决当前含高比例新能源的新型电网的暂态电压问题，需要充分分析和挖掘风/光新能源场站对电网电压安全的支撑作用，研究兼顾经济性和保证暂态电压稳定的新能源场站暂态电压主动支撑方案。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略，所述新能源场站中有受控电压源型变流器和受控电流源型变流器，新能源场站并网变压器的低压侧并联有SVC和
SVG；控制策略具体包括：
[0007]将系统电压和电流变化作为暂态工况和稳态工况的判定条件；
[0008]暂态工况下，受控电压源型变流器的有功功率给定值控制减小到预设值，并在电压控制给定上叠加暂态附加补偿控制；
[0009]暂态工况下，受控电流源型变流器对有功功率和无功功率的控制目标进行调整；
[0010]暂态工况下，在SVG的电压控制给定值上叠加暂态附加补偿控制；
[0011]SVC在稳态和暂态下设置不同的控制闭环，稳态下以无功功率为控制目标进行无功功率闭环控制，暂态下以维持场站电压为目标进行电压闭环控制。
[0012]进一步地，稳态控制切换至暂态控制环的条件为：
[0013][(U
t
＞U
up
)||(I
s
＞I
up
)]||[(U
t
＜U
down
)||(I
s
＞I
up
)][0014]式中，I
s
为场站并网变压器低压侧电流实际值，I
up
为场站并网变压器低压侧电流阈值，U
up
、U
down
分别为并网变压器低压侧电压上下限阈值，U
t
为场站变压器低压侧实际值。
[0015]进一步地，受控电压源型变流器的暂态附加控制电压给定值ΔUtref计算式为：
[0016]ΔU
tref
＝K
Qv
Q
ev
[0017]式中，K
Qv
为电压补偿系数，Q
ev
为受控电压源型变流器输出无功功率。
[0018]进一步地，所述受控电流源型变流器对有功功率和无功功率的控制目标进行调整时，受控电流源型变流器暂态无功控制目标计算式为：
[0019]Q
cc
＝K
cc
U
cref
(U
cref
‑
U
c
)
[0020]式中，Q
cc
为受控电流源型变流器暂态无功控制目标，K
cc
为受控电流源型变流器补偿系数，U
cref
为受控电压源型变流器电压控制目标，U
c
为受控电压源型变流器电压实际值；
[0021]并且从有功功率控制目标中减去Q
cc
的绝对值。
[0022]进一步地，所述SVG的暂态附加控制电压给定值ΔU
csref
的计算式为：
[0023]ΔU
csref
＝K
Qc
Q
svg
[0024]式中，Q
svg
为SVG输出无功功率，K
Qc
为SVG补偿系数。
[0025]进一步地，所述SVG的电压给定值加上暂态附加控制电压给定值ΔU
csref
的后形成新的给定值，以新给定值进行闭环控制，对并网变压器低压侧电压的控制。
[0026]新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制系统，包括设置在新能源场站中的受控电压源型变流器和受控电流源型变流器，新能源场站并网变压器的低压侧并联有SVC和SVG；
[0027]多无功源在稳态情况下通过各自的闭环控制场站调度分配的电压、有功功率和无功功率给定值，在系统发生暂态电压工况下，多无功源从稳态控制切换至暂态控制。
[0028]进一步地，所述受控电压源型变流器外特性为受控电压源，通过功率控制实现与电网的同步，能维持新能源场站电压和输出有功功率；所述受控电流源型变流器外特性为受控电流源，通过跟随电网相位实现与电网的同步，能输出有功功率和无功功率。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术提供了一种新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略，针对含高比例新能源的新型电力系统的暂态电压稳定需求，构建了包括受控电压源型变流器、受控电流源型变流器、SVG和SVC的新能源场站多无功源暂态电压支撑体系，以及各无功源的暂态电压自适应分散协同控制策略，在保障新能源场站内电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略，其特征在于，所述新能源场站中有受控电压源型变流器和受控电流源型变流器，新能源场站并网变压器的低压侧并联有SVC和SVG；控制策略具体包括：将系统电压和电流变化作为暂态工况和稳态工况的判定条件；暂态工况下，受控电压源型变流器的有功功率给定值控制减小到预设值，并在电压控制给定上叠加暂态附加补偿控制；暂态工况下，受控电流源型变流器对有功功率和无功功率的控制目标进行调整；暂态工况下，在SVG的电压控制给定值上叠加暂态附加补偿控制；SVC在稳态和暂态下设置不同的控制闭环，稳态下以无功功率为控制目标进行无功功率闭环控制，暂态下以维持场站电压为目标进行电压闭环控制。2.根据权利要求1所述的新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略，其特征在于，稳态控制切换至暂态控制环的条件为：[(U
t
＞U
up
)||(I
s
＞I
up
)]||[(U
t
＜U
down
)||(I
s
＞I
up
)]式中，I
s
为场站并网变压器低压侧电流实际值，I
up
为场站并网变压器低压侧电流阈值，U
up
、U
down
分别为并网变压器低压侧电压上下限阈值，U
t
为场站变压器低压侧实际值。3.根据权利要求1所述的新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略，其特征在于，受控电压源型变流器的暂态附加控制电压给定值ΔUtref计算式为：ΔU
tref
＝K
Qv
Q
ev
式中，K
Qv
为电压补偿系数，Q
ev
为受控电压源型变流器输出无功功率。4.根据权利要求1所述的新能源场站多无功源暂态电压自适应分散协同控制策略，其特征在于，所述受控电流源型变流器对有功功率和无功功率的控制目标进行调整时，受控...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹武，杨铭，汪挺，马琳琳，王士柏，关逸飞，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：