风机及风电汇集线路的无功功率能力估计方法技术

提供一种风机及风电汇集线路的无功功率能力估计方法。所述方法包括：检测风机的有功功率和机端电压；根据检测的有功功率和机端电压来确定无功功率能力。根据本发明专利技术的上述方法，可以精确地估计出风机的无功功率能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电领域。更具体地讲，涉及一种。
技术介绍
随着技术的发展，可再生能源的关注和利用程度日益增加，其中，风力发电是一种已经发展相对成熟的能源技术。然而，我国风电行业“建设大基地，融入大电网”的发展规划与欧洲“分散上网，就地消纳”不同，有着“大规模”、“高集中”等特点。间歇性风电造成电网电压波动，系统短路容量增加，暂态稳定性改变，特别在大规模风电集中接入电网情况下尤为突出。同时，电网末端电能质量也会影响风电场，例如电网扰动导致风机脱网、风电场解列，不平衡电压会造成机组振动、过热等。 研究风电场并网的技术关键，在于将风电场作为一个整体单元接入电网来分析，通过改善风电场并网点(简称PCC)的稳定性，以实现整个风电场的并网性能提高。PCC点的稳定性最重要的指标为电压稳定性。电压波动直接影响了风机的安全稳定运行，危害甚至波及所接入的电力网络。根据潮流分析技术可知，PCC点的电压主要受该点的无功功率影响当消耗感性无功功率(即吸收无功功率)过多时电压将会下降；反之，当发出感性无功功率(即发出无功功率)过多时电压将会上升。通过某些技术控制PCC点的无功功率动态平衡，即可达到控制PCC点电压稳定的效果。然而，在现有技术中，控制风电场PCC点的无功功率平衡，会受到两个技术点制约首先必须满足我国电力系统无功功率“分层分区”控制原则，其次必须充分考虑风电场无功功率源的控制机理。当前主要使用集中无功功率补偿设备(例如静止无功功率补偿装置(SVC))进行无功功率补充。集中无功补偿设备对风电场的无功功率平衡起到了积极有效的作用，但也存在造价高、损耗大和稳定性差的缺陷，并且SVC与风机运行配合差。图I是示出根据现有技术的依靠集中无功功率补偿设备来实现PCC点的电压控制的风电场电压自动控制(AVC)系统的拓扑不意图。如图I所示，在根据现有技术的风电场AVC系统中，多条风电汇集线路1_N(每条风电汇集线路包括多个风机)以及设置有SVC的SVC线路接入到低压母线，低压母线上的电压经由变压器升压，接入高压母线，然后经由PCC点通过送出线路接入大电网，从而实现风电场并网，其中，SVC根据低压母线和/或高压母线的电压变化，自动发出无功功率或吸收无功功率，从而调节PCC点的电压。然而，根据现有技术的风电场AVC系统存在以下缺点(I)要实现整个风电场电压稳定，需要装设大于总装机容量30% 50%的无功功率补偿设备(即，SVC)，而SVC造价昂贵，存在固有损耗，却稳定性不高；(2)当母线电压降低时，SVC发出无功功率的能力下降，其补偿能力成平方倍地下降；(3)不利于风机发出无功功率的能力，这造成重要无功功率源的浪费。实际上，风机具有额外发出无功功率的能力，但单个风机的自由控制会引起风电场无功功率内耗，无法达到指定控制目标，因此基本不使用风机提供的无功功率进行无功补偿。为了降低采用SVC导致的高成本，可考虑使用风电场中的风机群来实现无功功率的补偿。然而，由于风电场内风机群具有数量大、分布广的特点，风速具有随机性特点，故而每台风机当前的无功功率输出能力相互不同，且实时变化，使得在明确了需要的无功功率量的情况下，风电场AVC系统分配每台风机无功功率任务的配额尤为困难。 例如，如果不考虑风机当前的无功功率能力，而简单让风机承担平均的无功功率任务，会出现如下问题(I)部分风机无法完成超额的无功功率任务，容易发生有功出力减少，机组损坏，或者根本无法执行；(2)部分风机具有较大的无功功率能力，但只利用了一小部分，造成浪费；(3)没有考虑潮流的分布特性，造成风电场内无功功率换流，无法送出到风电场外。表现为部分风机发出的无功功率被其他风机吸收，或者部分风机发出的无功功率根本无法流出风电场。因此，为了使用风机的无功功率，首先需要确定风机的无功功率能力(包括无功功率输出能力和/或无功功率吸收能力，即，能够发出和/或接收的无功功率)。然而，风机的无功功率能力难以准确地确定(尤其是实时地确定)，因此导致无法向风机下达无功功率任务。此外，作为风机的一个重要性能指标，在其他场合，也需要准确地估计风机的无功功率能力这一指标。因此，需要一种能够准确地估计风机的无功功率能力的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以解决上面的至少一个技术问题。为了实现上述目的，提供一种风机的无功功率能力估计方法，包括检测风机的变流器的温度，并确定风机的变流器的温度是否正常；如果确定风机的变流器温度不正常，则确定风机的无功功率能力为零；如果确定风机的变流器温度正常，则检测风机的有功功率和机端电压；根据检测的有功功率和机端电压来确定无功功率能力。可选地，根据检测的有功功率和机端电压来确定无功功率能力的步骤包括根据预先确定的无功功率能力与有功功率和机端电压之间的映射关系来确定无功功率能力。可选地，确定无功功率能力与有功功率和机端电压之间的映射关系的步骤包括(a)将风机的机端电压稳定在预定电压值或预定电压范围；(b)将风机的有功功率稳定在预定功率值；(C)检测在风机的变流器没有过流的情况下的无功功率能力。可选地，检测在风机的变流器没有过流的情况下的无功功率能力包括在保证风机的变流器不过流的极限电流情况下检测风机的无功功率输出能力和/或无功功率吸收能力。可选地，改变步骤(b)中的预定功率值，执行步骤(C)。可选地，改变步骤(a)中的预定电压值或预定电压范围，改变步骤(b)中的预定功率值，执行步骤(C)。可选地，对在同一预定电压值或预定电压范围下步骤(b)中不同的预定功率值与在步骤(C)中得到的对应的无功功率能力之间的映射关系进行拟合，以得到与该预定电压值或该预定电压范围相应的功率值-无功功率能力关系曲线。可选地，所述方法还包括如果确定风机发出运行告警，则确定风机的无功功率能力为零。可选地，根据预先确定的无功功率能力与有功功率和机端电压之间的映射关系来确定无功功率能力的步骤包括根据与检测的机端电压相应的或与检测的机端电压所在的预定电压范围相应的功率值-无功功率能力关系曲线来确定无功功率能力。可选地，所述预定电压范围为额定电压的90 % -95 %、95 % -105 %、或105% -110%。可选地，根据预先确定的无功功率能力与有功功率和机端电压之间的映射关系来确定无功功率能力的步骤包括根据与检测的机端电压所在的预定电压范围相应的功率 值-无功功率能力关系曲线来确定无功功率能力。可选地，所述方法还包括检测风机的变流器的温度，确定风机的变流器的温度是否正常；如果确定风机的变流器温度不正常，则确定风机的无功功率能力为零；如果确定风机的变流器温度正常，则执行检测风机的有功功率和机端电压的步骤。可选地，在无功功率能力与有功功率和机端电压之间的映射关系中，在同一有功功率的情况下，机端电压越大，则对应的无功功率能力中的无功功率输出能力越大，对应的无功功率能力中的无功功率吸收能力越小。本专利技术的另一方面提供一种对风电汇集线路的无功功率能力进行估计的方法，包括(a)检测风电汇集线路中的N台风机中第i台风机是否处于运行状态，其中，N为大于O的自然数，i的初始值为I ;(b)如果确定第i台风机处于非运行状态，则确定第i台风机的无功功率能力为零；(c)如果确定第i台风机处于运行状态，则检测第i台风机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风机的无功功率能力估计方法，包括：检测风机的有功功率和机端电压；根据检测的有功功率和机端电压来确定无功功率能力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：舒鹏，乔元，张毅，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：