风电场无功功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种风电场无功功率控制方法，适用于对风电场变速恒频风电机组和无功功率补偿设备进行无功功率协调控制。所述的控制方法包括实时计算风电场的无功功率需求，根据无功功率补偿设备和风电机组的有效无功功率容量采取对应的分配方法。所述的控制方法充分发挥变速恒频风电机组的无功功率调节能力，实现了对多种无功源的协调控制，避免了调节振荡的情况。当电力系统故障时，闭锁无功功率调节，防止故障消除后系统无功功率富裕导致的系统过电压。当风电场自身的无功功率容量不足以维持并网点电压时，发出提示信号，限制风电场有功功率，实现有功功率和无功功率的协调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于电力系统发电

技术介绍
近几年来，风力发电作为最具规模化开发和商业化发展前景的新能源技术之一， 以一种前所未有的速度迅猛发展。风力发电接入电网给电力系统带来了很多问题，其中电压无功问题就是最突出的问题之一。随着风电机组技术的不断发展，变速恒频风电机组逐渐成为风电场的主流机型， 主要包括双馈式异步风电机组和直驱式永磁同步风电机组。变速恒频风电技术实现了有功功率、无功功率的解耦控制，可以独立调节发电机的有功功率和无功功率，变速恒频风电机组可以作为风电场的重要无功源。但是，受风机变流器发热的限制，风电机组并不能在宣称的功率因数范围内长期提供对应的无功功率。实际运行中，风电机组基本未参与无功功率调节，导致大容量的低成本无功功率容量闲置。风电场一般都配备了无功功率补偿设备，其中静止型动态无功补偿器(简称SVC) 和静止型动态无功发生器(SVG)目前应用最为广泛。SVC、SVG可以运行在恒电压的控制模式，控制风电场并网点电压恒定。但是，在分多期建设的风电场中，常常出现多个SVC、SVG 并存的情况，由于多个无功功率补偿设备各自为政，缺乏协调，调节时极易出现电压振荡。 而且，动态无功功率补偿设备在系统故障导致的低电压穿越过程中大量发出无功，导致故障消除后系统电压过高，风电机组因系统过电压保护动作而脱网。此外，现有风电场中无功功率控制与有功功率控制各自为政，相互之间未建立协调关系。
技术实现思路
为解决现有技术存在的以上问题，本专利技术提出了一种， 实现风电场多个无功功率补偿设备和风电机组间的无功功率协调控制；根据风电场并网点的无功功率需求对风电场的无功功率统一规划，在风电场的无功源间进行无功功率分配； 一方面充分发挥变速恒频风电机组的无功功率调节能力，另一方面对多个无功功率补偿设备进行协调控制，使得风电场并网点的无功功率输出满足系统负荷的变化，维持风电场并网点电压稳定，改善风电场对接入电网的影响。本专利技术具体采用以下技术方案一种，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤(1)根据风电场并网点的三相电流和三相电压实时采集数据进行风电场接入电网系统故障判别，当系统发生故障时闭锁无功功率调节，返回步骤(1)，否则进入步骤(2)；(2)计算风电场并网点实时电压Umea与并网点目标电压Utarget的差值的绝对值AU，AU= |U_-Utargrt|，如果AU大于电压调节死区设定值则进入步骤(3)，否则返回步骤 ⑴；(3)计算每条集电线路上的风电机组的实发无功功率和无功功率损耗，所有集电线路的无功功率损耗和；(4)计算风电场并网点目标电压Utarget对应的无功功率Qu ；(5)计算风电场目标无功功率Qtargrt，Qtargrt = QU+Qall-Q_，其中Qall为所有正常运行的无功功率补偿设备和风电机组的实发无功功率，Q_是风电场并网点的无功功率采集值；(6)根据无功功率补偿设备和风电机组的有效无功功率容量与风电场目标无功功率Qtmgrt的关系采取预先设定的不同的分配方法在无功功率补偿设备和风电机组间进行无功功率分配；(7)根据风电场目标无功功率Qtawt在无功功率补偿设备和风电机组间分配的结果向无功功率补偿设备和风电机组发出无功控制指令；(8)等待无功功率补偿设备和风电机组接收到控制指令并执行指令动作完成后， 返回步骤(I)0本专利技术的有益效果如下1)本控制方法根据风电场的无功功率需求对多个无功源统一规划，实现了无功功率补偿设备和风电机组的协调控制，避免了调节的振荡；2)当风电场的无功功率容量不足以维持并网点电压时，给出提示信号，限制风电场并网有功功率值，以减少风电场的无功功率需求来保证并网点电压稳定合格，提高电网的电压稳定水平；3)对变速恒频风电机组的无功功率容量进行两级管理，正常情况下，以不会导致变流器过热的安全无功值参与调节，紧急情况下，以最大无功功率值参与调节，这种控制方法既充分利用了变速恒频风电机组自身的无功功率容量和调节能力，又可以减轻风电机组变流器的负担，延长风电机组的使用寿命；4)故障闭锁无功功率调节，避免了系统故障消除后所导致的系统过电压；5)本控制方法实用性强，可用于整个风电场的无功功率补偿设备和风电机组的无功功率协调控制、风电机组间的无功功率控制以及风电场多个无功功率补偿设备间的协调控制；6)本控制方法只需要软件实现，无需增加硬件，经济成本低。 附图说明图1为本专利技术中的数据流图；图2为本专利技术流程图；图3为本专利技术中无功功率补偿设备和风电机组间分配无功功率的流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明本专利技术控制方法以风电场并网点的电压作为控制目标，当系统出现扰动或风电场风速、负荷变化引起电压波动时，通过对无功功率补偿设备和风电机组的协调控制，使并网点的电压跟踪电压目标值。如图1所示为本专利技术中的数据流图， 无功补偿设备和风电机组间的无功功率协调控制取决于无功功率补偿设备和风电机组的有效无功功率容量与风电场目标无功功率值的关系，而且当风电场接入电网系统故障时， 闭锁无功功率补偿设备和风电机组的无功功率调节。如图2所示，本控制方法包括以下步骤1)根据风电场并网点的三相电流和三相电压实时采集数据进行风电场接入电网系统故障判别，首先判断三相电流中的最大值是否大于1. 2Ie，其中Ie为额定电流，如果三相电流中的最大值大于1.2Ie，则判定为风电场接入电网系统故障，闭锁无功功率调节，返回步骤1)；否则，按照公式(1)、(2)计算三相电压不平衡度UB，如果UB大于10%，则判定为风电场接入电网系统故障，闭锁无功功率调节，返回步骤1)，否则进入步骤2)；如果UavSUeJlJUB = I Um-Uav | /Uav (1)如果 Uav < Ue,UB = I Um-Uav | /Ue (2)其中，Uav为三相平均电压，Um为最大或最小电压，Ue为并网点额定电压，UB为三相电压不平衡度；2)计算风电场并网点实时电压Umea与并网点目标电压Utmget的差值的绝对值AU， AU= |U_-Utawt|，如果Δυ大于电压调节死区设定值则进入步骤3)，否则返回步骤1)；3)利用下面的公式计算每条集电线路上的风电机组的实发无功功率和无功功率损耗，所有集电线路的无功功率损耗和Qgwaste 权利要求1.一种，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤(1)根据风电场并网点的三相电流和三相电压实时采集数据进行风电场接入电网系统故障判别，当系统发生故障时闭锁无功功率调节，返回步骤(1)，否则进入步骤(2)；(2)计算风电场并网点实时电与并网点目标电压Utmgrt的差值的绝对值AU，AU =IUmea-UtargetI,如果Δυ大于电压调节死区设定值则进入步骤(3)，否则返回步骤(1)；(3)计算每条集电线路上的风电机组的实发无功功率和无功功率损耗，所有集电线路的无功功率损耗和；(4)计算风电场并网点目标电压Utarget对应的无功功率Qu；(5)计算风电场目标无功功率Qtmgrt，Qtarget= Qu+Qall_Q_，其中Qall为所有正常运行的无功功率补偿设备和风电机组的实发无功功率，Qfflea是风电场并网点的无功功率采集值；(6)根据无功功率补偿设备和风电机组的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种风电场无功功率控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：（１）根据风电场并网点的三相电流和三相电压实时采集数据进行风电场接入电网系统故障判别，当系统发生故障时闭锁无功功率调节，返回步骤（１），否则进入步骤（２）；（２）计算风电场并网点实时电压Ｕｍｅａ与并网点目标电压Ｕｔａｒｇｅｔ的差值的绝对值ΔＵ，ΔＵ＝｜Ｕｍｅａ－Ｕｔａｒｇｅｔ｜，如果ΔＵ大于电压调节死区设定值则进入步骤（３），否则返回步骤（１）；（３）计算每条集电线路上的风电机组的实发无功功率和无功功率损耗，所有集电线路的无功功率损耗和；（４）计算风电场并网点目标电压Ｕｔａｒｇｅｔ对应的无功功率Ｑｕ；（５）计算风电场目标无功功率Ｑｔａｒｇｅｔ，Ｑｔａｒｇｅｔ＝Ｑｕ＋Ｑａｌｌ－Ｑｍｅａ，其中Ｑａｌｌ为所有正常运行的无功功率补偿设备和风电机组的实发无功功率，Ｑｍｅａ是风电场并网点的无功功率采集值；（６）根据无功功率补偿设备和风电机组的有效无功功率容量与风电场目标无功功率Ｑｔａｒｇｅｔ的关系采取预先设定的不同的分配方法在无功功率补偿设备和风电机组间进行无功功率分配；（７）根据风电场目标无功功率Ｑｔａｒｇｅｔ在无功功率补偿设备和风电机组间分配的结果向无功功率补偿设备和风电机组发出无功控制指令；（８）等待无功功率补偿设备和风电机组接收到控制指令并执行指令动作完成后，返回步骤（１）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：连倩，崔彦波，王晓峰，奚志江，苏亚楠，刘静芳，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11