【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电并网系统领域，尤其是涉及一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法。
技术介绍
1、柔性动态低频风电系统结合了风电场集中变频和低频输电两项技术，其由若干台风电机组的风电场、输电线、交-交换流站等部分构成。其特点是：1)风电场距离交-交换流站十分遥远，且二者之间没有高速通信；2)风电机组主功率回路上没有电力电子变流器；3)风电机组并网点的电压是变压变频的三相交流电。柔性动态低频风电系统是一项潜在优势突出的风电系统方案，尤其适用于海上风电。将该项技术应用于海上风电时，可大幅精简位于海上的电力电子装置，从而降低成本、提高可靠性，但是系统拓扑结构和运行方式的变更也给其启动方法带来挑战。
2、在现有技术中，变速恒频风电场的启动方法在变速恒频风电场中通常为各台风电机组配备了背靠背变流器，背靠背变流器是由共直流母线的两台电压源型变换器构成的，每台电压源型变换器采用全控型电力电子器件，能够快速、精确的控制并网电流，因此容易实现无冲击并网。此外，定速风电场的启动方法在定速风电场中通常为各台风电机组配备了软启动器，软启动器是由三组反并联的晶闸管构成的，通过晶闸管导通角的控制，实现发电机的定子电压的逐渐抬升，最终实现无冲击并网。上述两种方案中都涉及利用变桨系统完成风电机组的机械转速启动，即风电机组转速从0加速至并网转速并维持在并网转速的过程，现有技术普遍采用两段式变桨控制完成机械转速启动，第一阶段是开环变桨，即桨距角从90度按照线性变化降低至第一阶段期望桨距角；第二阶段是闭环变桨，即以并网转速作为转速参考值，利用转速闭
3、柔性动态低频风电系统是一项新技术，这两种应用于变速恒频风电场和定速风电场的软起动方法无法直接沿用。柔性动态低频风电系统中各台风电机组并不配备背靠背变流器，采用软启动器也会增加系统复杂性和成本，目前尚未解决其无冲击启动问题。因此，本专利技术提供一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，针对柔性动态低频风电系统提出一种无高速通信依赖、无需软启动器的无冲击启动方法，并对风电机组机械转速启动采用的变桨控制进行改进，提出一种不需要控制切换的机械转速启动控制方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术公开了一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，所述方法以所述柔性动态低频风电系统来实现，所述柔性动态低频风电系统包括：风电场场控站，多个风电机组，交-交换流站；其中，所述风电机组包括：主控制器、偏航系统、变桨系统、并网开关；
4、所述方法包括以下步骤：
5、步骤s1、通过风电场场控站判断风电机组是否满足启动条件，若满足启动条件，则通过所述主控制器向所述偏航系统发送启动指令，并由所述偏航系统完成对风；
6、步骤s2、由所述变桨系统完成所述风电机组的机械转速启动；
7、步骤s3、在所述风电机组的转速稳定在并网转速后，合上所述并网开关；
8、步骤s4、当所有所述并网开关合闸后，所述风电场场控站向所述交-交换流站发送风电场电气启动使能信号；
9、步骤s5、所述交-交换流站的风电场侧交流端口建立频率为输电下限频率fl、电压幅值uref从0逐渐增加到ku/f*fl的下限电压，保持所述下限电压至设定时间；
10、步骤s6、当保持所述下限电压至设定时间后，向所述风电场场控站发送电气启动完成握手信号，所述交-交换流站的风电场侧交流端口解除电压幅值和频率限制，切换至有功-频率随动的变压变频集中变频控制；
11、步骤s7、当所述风电场场控站接收到电气启动完成握手信号后，各个所述变桨系统由以并网转速为参考值的转速闭环控制切换至以额定功率为参考值的功率闭环控制，并网启动完成。
12、进一步地，步骤s1中所述启动条件具体为在设定时间内风电场的平均风速是否大于设定的启动风速。
13、进一步地，所述步骤s2具体包括：各个所述风电机组以预设的转速参考值从0增加到启动转速的转速曲线作为所述风电机组机械转速启动阶段的变桨控制转速参考值，通过转速闭环的变桨控制，将所述风电机组转速稳定在并网转速。
14、进一步地，所述转速曲线采用如下公式表示：
15、
16、其中，ωref为风电机组转速参考值，kω是机械转速启动阶段的转速参考值变化率，ωqd是风电机组的并网转速。
17、进一步地，所述步骤s3具体包括：当所述主控制器检测到转速在并网转速附近波动、并且波动幅度小于设定波动范围时，所述主控制器向所述并网开关发送合闸命令，合上所述并网开关。
18、进一步地，步骤s5中所述电压幅值uref采用如下公式表示：
19、
20、其中，k为预设的电压幅值变换率，ku/f为额定输电电压与额定输电频率之比。
21、进一步地，步骤s6中所述变压变频集中变频控制包括参考频率f*，采用如下公式表示：
22、
23、其中，fl为输电下限频率，ngb为风电机组齿轮箱增速比，np为发电机极对数，peσ为交交换流站就地检测到的有功功率，n为风电场中发电运行的风电机组台数，kopt为风力机最大功率跟踪控制的最优转矩系数，fh为输电上限频率。
24、进一步地，所述变压变频集中变频控制包括参考电压u*，采用如下公式表示：
25、u*＝ku/ff*；
26、其中，ku/f为额定输电电压与额定输电频率之比。
27、进一步地，所述变压变频集中变频控制包括参考相位θ*，采用如下公式表示：
28、θ*＝∫2πf*dt。
29、进一步地，所述变压变频集中变频控制还包括三相参考电压，采用如下公式表示：
30、
31、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
32、(1)本专利技术在没有风电机组变流器的前提下，不需要软启动器即可实现风电场的无冲击并网。
33、(2)本专利技术所公开的风电机组机械转速启动变桨控制方式更加简洁、启动过程平滑，避免了常规启动过程中先开环变桨、后闭环变桨的两段切换式变桨控制，也无需根据启动时刻的风速大小来设定不同的开环变桨启动参数。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述方法以所述柔性动态低频风电系统来实现，所述柔性动态低频风电系统包括：风电场场控站，多个风电机组，交-交换流站；其中，所述风电机组包括：主控制器、偏航系统、变桨系统、并网开关；
2.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，步骤S1中所述启动条件具体为在设定时间内风电场的平均风速是否大于设定的启动风速。
3.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：各个所述风电机组以预设的转速参考值从0增加到启动转速的转速曲线作为所述风电机组机械转速启动阶段的变桨控制转速参考值，通过转速闭环的变桨控制，将所述风电机组转速稳定在并网转速。
4.根据权利要求3所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述转速曲线采用如下公式表示：
5.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：当所述主控制器检测到转速在并网转速附近波动
6.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，步骤S5中所述电压幅值Uref采用如下公式表示：
7.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，步骤S6中所述变压变频集中变频控制包括参考频率f*，采用如下公式表示：
8.根据权利要求6所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述变压变频集中变频控制包括参考电压U*，采用如下公式表示：
9.根据权利要求6所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述变压变频集中变频控制包括参考相位θ*，采用如下公式表示：
10.根据权利要求9所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述变压变频集中变频控制还包括三相参考电压，采用如下公式表示：
...【技术特征摘要】
1.一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述方法以所述柔性动态低频风电系统来实现，所述柔性动态低频风电系统包括：风电场场控站，多个风电机组，交-交换流站；其中，所述风电机组包括：主控制器、偏航系统、变桨系统、并网开关；
2.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，步骤s1中所述启动条件具体为在设定时间内风电场的平均风速是否大于设定的启动风速。
3.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：各个所述风电机组以预设的转速参考值从0增加到启动转速的转速曲线作为所述风电机组机械转速启动阶段的变桨控制转速参考值，通过转速闭环的变桨控制，将所述风电机组转速稳定在并网转速。
4.根据权利要求3所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述转速曲线采用如下公式表示：
5.根据权利要求1所述的一种柔性动态低频风电系统的无冲击并网启动方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭灵瑜，贾锋，杜洋，符杨，杨忠光，吴司敏，陈洪涛，熊祥鸿，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。