一种多端柔直系统并网的风电场控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多端柔直系统并网的风电场控制方法和装置，方法包括：当交流系统中发生频率扰动时，将各柔直换流器设定为恒功率模式；在换流站的直流侧电容不能使频率回到频率阈值范围内时，根据调频容量将若干个风场进行划分；依次对第一类风场和第二类风场进行调参控制，并控制其进入转速恢复操作，并根据风速和风机转速的变化对调频参数进行对应调整；将各柔直换流器设定为下垂控制模式，在交流系统的频率回到频率阈值范围内时，完成频率控制，并将各柔直换流器的控制模式修改为恒功率模式，通过第一类风场和第二类风场的调参控制，以实现提高风机的频率控制方法存在调频准确性，抑制了交流系统的多次频率跌落，提高了交流系统频率稳定性

【技术实现步骤摘要】
一种多端柔直系统并网的风电场控制方法和装置


[0001]本专利技术涉及多端柔直输电系统
，尤其涉及一种多端柔直系统并网的风电场控制方法
、
装置及存储介质
。

技术介绍

[0002]多端柔直输电系统运行方式灵活，在风电并网时具有很大优势
。
然而，随着风电渗透率的提高，惯性时间常数较小的风电机组逐步替代了部分传统的同步发电机组，柔性直流输电系统的解耦作用也使得风场难以响应交流系统的频率变化
。
其中，提高风机的主动频率支撑能力常通过减载控制
、
综合惯性控制等附加频率控制来实现
。
综合惯性控制通过模拟同步发电机的惯性控制和下垂控制来实现风机对交流系统的频率支撑，与减载控制相比，综合惯性控制因为不影响风场的经济效益而得到了广泛的应用，在风机的频率控制过程可分为频率支撑阶段和转速恢复阶段
。
[0003]然而，现存的综合惯性控制策略存在以下三点问题：
1)
在风机频率支撑阶段，仅考虑了风机转子转速对风机调频容量的影响，未考虑背靠背换流器有功输送容量的限制，难以准确评估风机实时调频容量；
2)
在风机频率控制的整个过程中，仅考虑了单一风速，难以保证风速变化时附加频率控制的控制效果；
3)
在风机由频率支撑阶段到转速恢复阶段的变化过程中，没有考虑换流器与风场的协同调频，导致常常发生二次频率跌落甚至三次频率跌落的现象
。
因此，现有的风机的频率控制方法存在调频准确性差，调频控制效果容易收到风速的影响，进而导致交流系统频率稳定性差等问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种多端柔直系统并网的风电场控制方法和装置，通过第一类风场和第二类风场的调参控制，以实现提高风机的频率控制准确性，抑制了交流系统的多次频率跌落，提高了交流系统频率稳定性
。
[0005]本专利技术提供了一种多端柔直系统并网的风电场控制方法，所述多端柔直系统包括若干个交流系统和若干个风场；若干个所述交流系统和若干个所述风场分别通过各自的换流站并入直流电网；各所述换流站包括各自的柔直换流器；
[0006]所述控制方法包括：
[0007]当第一交流系统中发生频率扰动时，将各换流站中的柔直换流器设定为恒功率模式；在通过分别控制所述第一交流系统中的同步发电机和所述第一交流系统对应的第一换流站的直流侧电容进行频率控制均不能使频率回到频率阈值范围内时，停止所述第一换流站的直流侧电容的频率控制，计算若干个风场的调频容量，根据所述调频容量将若干个所述风场划分为第一类风场和第二类风场；所述第一类风场的调频容量大于所述第二类风场的调频容量；
[0008]根据所述第一类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第一调频参数对各自的风机进行调参控制，以完成各所述第一类风场的频率控制；控制各所述第一类风场进
入转速恢复操作，并根据各所述第二类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第二调频参数对各自的风机进行调参控制；
[0009]在各所述第二类风场完成频率控制后，控制各所述第二类风场进入转速恢复操作，并将各所述柔直换流器设定为下垂控制模式；其中，在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制以及进入转速恢复操作的过程中，根据风速和风机转速的变化对所述风机的调频参数进行对应的调整；在所述交流系统的频率回到频率阈值范围内时，完成所有风场的频率控制，并将各所述柔直换流器的控制模式修改为恒功率模式
。
[0010]进一步地，计算若干个风场的调频容量，根据所述调频容量将若干个风场划分为第一类风场和第二类风场，具体为：
[0011]计算每个风场的调频容量，所述调频容量的计算公式为：
[0012][0013]其中，
G
C,WF
为调频容量，
G
C,2,i
为风场中第
i
台风机的调频容量，
ω
r,max,i
为第
i
台风机的转子转速上阈值，
ω
r,min,i
为第
i
台风机的转子转速下阈值；
n
为风场中风机的数量；
[0014]将所述调频容量从大到小排名前预设个风场作为第一类风场，其余风场作为第二类风场
。
[0015]进一步地，根据所述第一类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第一调频参数对各自的风机进行调参控制，以完成各所述第一类风场的频率控制，具体为：
[0016]根据各所述第一类风场的风机的调频容量和风场频率变化率计算第一惯性控制因子；根据各所述第一类风场的风机的调频容量和风场频率偏差计算第一下垂控制因子；根据所述第一惯性控制因子得到第一自适应惯性控制系数，根据所述第一下垂控制因子得到第一自适应下垂控制系数；根据所述第一自适应惯性控制系数和所述第一自适应下垂控制系数计算第一风机增发有功功率，作为第一调频参数对各自的风机进行调参控制；
[0017]当满足第一条件时，完成各所述第一类风场的频率控制；
[0018]所述第一条件为：其中，为风机转子转速变化率；为第一类风场的风电场集电系统频率变化率
。
[0019]进一步地，根据各所述第二类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第二调频参数对各自的风机进行调参控制，具体为：
[0020]根据各所述第二类风场的风机的调频容量和风场频率变化率计算第二惯性控制因子；根据各所述第二类风场的风机的调频容量和风场频率偏差计算第二下垂控制因子；根据所述第二惯性控制因子得到第二自适应惯性控制系数，根据所述第二下垂控制因子得到第二自适应下垂控制系数；根据所述第二自适应惯性控制系数和所述第二自适应下垂控制系数计算第二风机增发有功功率，作为第二调频参数对各自的风机进行调参控制
。
[0021]进一步地，在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制以及进入转速恢复操作的过程中，根据风速和风机转速的变化对所述风机的调频参数进行对应
的调整，具体为：
[0022]在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制的过程中，将各所述第一类风场或者第二类风场在当前风速下的风机转子转速对应的风机输出最优有功功率作为第一风机基础输出有功功率；将所述风机基础输出有功功率与各所述第一类风场或者第二类风场的风机增发有功功率相加，得到第一风机输出有功功率参考值，并作为第三调频参数对各自的风机进行调参控制；
[0023]在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行进入转速恢复操作的过程中，根据风机转子转速计算转速恢复因子和驱动因子；根据所述转速恢复因子
、
所述驱动因子和第二风机基础输出有功功率计算第二风机输出有功功率参考值，并作为第四调频参数对各自的风机进行调参控制
。
[0024]进一步地，在各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多端柔直系统并网的风电场控制方法，其特征在于，所述多端柔直系统包括若干个交流系统和若干个风场；若干个所述交流系统和若干个所述风场分别通过各自的换流站并入直流电网；各所述换流站包括各自的柔直换流器；所述控制方法包括：当第一交流系统中发生频率扰动时，将各换流站中的柔直换流器设定为恒功率模式；在通过分别控制所述第一交流系统中的同步发电机和所述第一交流系统对应的第一换流站的直流侧电容进行频率控制均不能使频率回到频率阈值范围内时，停止所述第一换流站的直流侧电容的频率控制，计算若干个风场的调频容量，根据所述调频容量将若干个所述风场划分为第一类风场和第二类风场；所述第一类风场的调频容量大于所述第二类风场的调频容量；根据所述第一类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第一调频参数对各自的风机进行调参控制，以完成各所述第一类风场的频率控制；控制各所述第一类风场进入转速恢复操作，并根据各所述第二类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第二调频参数对各自的风机进行调参控制；在各所述第二类风场完成频率控制后，控制各所述第二类风场进入转速恢复操作，并将各所述柔直换流器设定为下垂控制模式；其中，在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制以及进入转速恢复操作的过程中，根据风速和风机转速的变化对所述风机的调频参数进行对应的调整；在所述交流系统的频率回到频率阈值范围内时，完成所有风场的频率控制，并将各所述柔直换流器的控制模式修改为恒功率模式
。2.
如权利要求1所述的一种多端柔直系统并网的风电场控制方法，其特征在于，所述计算若干个风场的调频容量，根据所述调频容量将若干个风场划分为第一类风场和第二类风场，具体为：计算每个风场的调频容量，所述调频容量的计算公式为：其中，
G
C,WF
为调频容量，
G
C,2,i
为风场中第
i
台风机的调频容量，
ω
r,max,i
为第
i
台风机的转子转速上阈值，
ω
r,min,i
为第
i
台风机的转子转速下阈值；
n
为风场中风机的数量；将所述调频容量从大到小排名前预设个风场作为第一类风场，其余风场作为第二类风场
。3.
如权利要求2所述的一种多端柔直系统并网的风电场控制方法，其特征在于，所述根据所述第一类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第一调频参数对各自的风机进行调参控制，以完成各所述第一类风场的频率控制，具体为：根据各所述第一类风场的风机的调频容量和风场频率变化率计算第一惯性控制因子；根据各所述第一类风场的风机的调频容量和风场频率偏差计算第一下垂控制因子；根据所述第一惯性控制因子得到第一自适应惯性控制系数，根据所述第一下垂控制因子得到第一自适应下垂控制系数；根据所述第一自适应惯性控制系数和所述第一自适应下垂控制系数
计算第一风机增发有功功率，作为第一调频参数对各自的风机进行调参控制；当满足第一条件时，完成各所述第一类风场的频率控制；所述第一条件为：其中，为风机转子转速变化率；为第一类风场的风电场集电系统频率变化率
。4.
如权利要求3所述的一种多端柔直系统并网的风电场控制方法，其特征在于，所述根据各所述第二类风场各自的调频容量和频率偏差，计算各自的第二调频参数对各自的风机进行调参控制，具体为：根据各所述第二类风场的风机的调频容量和风场频率变化率计算第二惯性控制因子；根据各所述第二类风场的风机的调频容量和风场频率偏差计算第二下垂控制因子；根据所述第二惯性控制因子得到第二自适应惯性控制系数，根据所述第二下垂控制因子得到第二自适应下垂控制系数；根据所述第二自适应惯性控制系数和所述第二自适应下垂控制系数计算第二风机增发有功功率，作为第二调频参数对各自的风机进行调参控制
。5.
如权利要求4所述的一种多端柔直系统并网的风电场控制方法，其特征在于，所述在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制以及进入转速恢复操作的过程中，根据风速和风机转速的变化对所述风机的调频参数进行对应的调整，具体为：在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制的过程中，将各所述第一类风场或者第二类风场在当前风速下的风机转子转速对应的风机输出最优有功功率作为第一风机基础输出有功功率；将所述风机基础输出有功功率与各所述第一类风场或者第二类风场的风机增发有功功率相加，得到第一风机输出有功功率参考值，并作为第三调频参数对各自的风机进行调参控制；在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行进入转速恢复操作的过程中，根据风机转子转速计算转速恢复因子和驱动因子；根据所述转速恢复因子
、
所述驱动因子和第二风机基础输出有功功率计算第二风机输出有功功率参考值，并作为第四调频参数对各自的风机进行调参控制
。6.
如权利要求5所述的一种多端柔直系统并网的风电场控制方法，其特征在于，所述在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制以及进入转速恢复操作的过程中，根据风速和风机转速的变化对所述风机的调频参数进行对应的调整，还包括：在各所述第一类风场或者第二类风场对各自的风机进行调参控制的过程中，当风速不发生变化，且风机转子转速为临界转速时，将第一风机输出有功功率参考值调整为：式中，
P
ref,P
为第一风机输出有功功率参考值，
P
MPPT
(
ω
r,min
)
为
ω
r,min
时风机输出最优有功功率，
P
ref,P
(v0,
ω
r,m1
)
为风速为
v0、
转子转速为
ω
r,m1
时的风机输出有功功率参考值，
ω
r
为风机转子转速，
ω
r,max
为风机转子转速上阈值，
ω
r,min
为风机转子转速下阈值，
ω
r,m1
为风机转子临界转速；当风机转子转速为第一预设转速，且风速从第一风速减小至第二风速时，将第一风机基础输出有功功率调整为：
P
set
(
ω
r
)
＝
ε
P
MPPT
(
ω
r,0
)+(1
‑
ε
)P
MPPT
(v1,
ω
r,opt,1
)
；式中，
P
MPPT
(
ω
r,0
)
为第一风速
v0条件下风机转子初始转速
ω
r,0
对应的风机输出最优有功功率，
P
MPPT
(v1,
ω
r,opt,1
)
为第二风速
v1条件下风机转子最优转速
ω
r,opt,1
对应的风机输出最优有功功率，
ε
为传输因子；
ω
r,c
为第一预设转速；当风机转子转速为第一预设转速，且风速从第一风速增大至第三风速，且输入风机的机械功率小于风机输出的电磁功率时，将第一风机基础输出有功功率调整为：
P
set
(
ω
r
)
＝
ε
P
MPPT
(
ω
r,0
)+(1
‑
ε
)P
MPPT
(v2,
ω
r,opt,2
)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍双喜，刘洋，武志韬，刘昊宇，朱誉，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：