一种风电机组故障穿越控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种风电机组故障穿越控制方法及其系统，包括：当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，并将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。本发明专利技术提供的技术方案，当故障发生时及时调整风电的输出功率，并在故障恢复后，及时更新控制信号，进一步精准调整风电机组的输出，保证电网的功率平衡，使风电机组和柔性直流换流站实现故障穿越。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组故障穿越控制方法及其系统
本专利技术涉及风电机组故障穿越控制的
，具体涉及一种风电机组故障穿越控制方法及其系统。
技术介绍
大规模风电远距离输送如果采用传统交流和直流方案，则需要大量的同步电源支撑，柔性直流输电不需要送端电网强大的同步支撑且控制灵活，成为未来大规模风电远距离输送的有效方式之一。虽然柔直电网和风机采用的都是电力电子元器件，但是风机是通过交流并网后接入柔直电网的，二者对故障感知的不同步，直流电网的控制模式复杂，与风机的控制相互耦合。柔性直流输电(VSC-HVDC)是一种以电压源换流器(VSC)、可控关断器件和脉宽调制(PWM技术)为基础的新型直流输电技术。这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统。另外，该输电技术能同时向系统提供有功功率和无功功率的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。当柔性直流电网发生故障，风电难以及时感知故障的发生，继续向直流电网注入功率，将导致直流换流站过载，严重将导致整个换流站闭锁。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种风电机组故障穿越控制方法及其系统。本专利技术提供的技术方案是：一种风电机组故障穿越控制方法，包括：当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；当柔性直流换流站是否恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，并将有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。优选的，所述有功功率控制策略表包括：故障类型、故障期间柔性直流输送能力、故障期间有功功率控制上限、是否恢复运行和故障后有功功率控制上限；所述故障类型包括：单极故障和双极故障；所述故障期间柔性直流输送能力，由柔性直流换流站发生的故障对电网输送能力的影响确定；所述故障期间有功功率控制上限，由所述故障期间柔性直流输送能力得到故障期间允许的风电最大有功功率，进而确定故障期间有功功率控制上限；所述故障后有功功率控制上限，由所述柔性直流换流站故障恢复后，电网允许的最大风电出力确定。优选的，所述当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据故障类型和预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制，包括：当柔性直流换流站发生故障时，确定故障类型，并在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令，驱动所述风电机组进行有功功率进行控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。优选的，所述风电机组进行有功功率控制信号进行功率控制，包括：所述风电机组接收所述有功功率控制信号，并根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。优选的，所述采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Lr：等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。优选的，所述发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无功功率；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；ωs：同步转速。优选的，所述当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，包括：如果故障为单极故障，且故障恢复运行时，根据所述有功功率控制策略表查找单极故障恢复运行后有功功率控制上限值，并判断故障恢复后实际有功功率是否大于所述有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；如果故障为双极故障，且所述双极故障中的单极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复单极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；如果双极故障中的双极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复双极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号。一种风电机组故障穿越控制系统，包括：功率控制模块，用于当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据故障类型和预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；信号更新模块，用于当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号；故障穿越模块，用于将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。优选的，所述功率控制模块包括：查找单元，用于当柔性直流换流站发生故障时，确定故障类型，并在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；判断调整单元，用于判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令，驱动所述风电机组进行有功功率控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。优选的，所述判断调整单元包括：判断子单元，用于判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令；控制子单元，用于根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。优选的，所述控制子单元采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。优选的，所述控制子单元控制发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电机组故障穿越控制方法，其特征在于，包括：当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，并将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。

【技术特征摘要】
1.一种风电机组故障穿越控制方法，其特征在于，包括：当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，并将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有功功率控制策略表包括：故障类型、故障期间柔性直流输送能力、故障期间有功功率控制上限、是否恢复运行和故障后有功功率控制上限；所述故障类型包括：单极故障和双极故障；所述故障期间柔性直流输送能力，由柔性直流换流站发生的故障对电网输送能力的影响确定；所述故障期间有功功率控制上限，由所述故障期间柔性直流输送能力得到故障期间允许的风电最大有功功率，进而确定故障期间有功功率控制上限；所述故障后有功功率控制上限，由所述柔性直流换流站故障恢复后，电网允许的最大风电出力确定。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制，包括：当柔性直流换流站发生故障时，确定故障类型，并在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令，驱动所述风电机组进行有功功率控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述风电机组进行有功功率控制，包括：所述风电机组根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；σ：Lr：等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无功功率；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；ωs：同步转速。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，包括：如果故障为单极故障，且故障恢复运行时，根据所述有功...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琰，刘超，迟永宁，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11