无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无通信海上风电场柔直并网的有功‑频率控制方法及系统，首先获取岸上交流电网接入点的频率信号，将该频率信号转化为生成直流电压，并作为岸上换流站的直流电压参考值，岸上换流站控制输出直流电压值等于直流电压参考值；海上换流站检测直流电压值，将其转化为频率，得到频率参考值；海上换流站控制海上公共耦合点的频率等于频率参考值；海上风电场获取海上电网的第二频率信号；基于频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制，可实现海上风电经柔直接入对岸上交流系统的有功‑频率控制功能，支撑交流系统调频，无需柔直岸上站和海上站的站间通讯，也无需柔直与海上风电场之间的通讯，提高了控制的可靠性和适用范围。

Active frequency control method and system of flexible and direct grid connected offshore wind farm without communication

The invention discloses an active \u2011 frequency control method and system for flexible and direct grid connection of non communication offshore wind farm. First, obtain the frequency signal of the access point of the onshore AC power grid, convert the frequency signal to generate the DC voltage, and serve as the DC voltage reference value of the onshore converter station. The DC voltage value of the control output of the onshore converter station is equal to the DC voltage reference value. The inspection of the offshore converter station Measure the DC voltage value, convert it into frequency, and get the frequency reference value; the offshore converter station controls the frequency of the offshore public coupling point equal to the frequency reference value; the offshore wind farm obtains the second frequency signal of the offshore power grid; based on the frequency reference value and the second frequency signal, modulate the active frequency of the offshore wind power, and realize the flexible and direct connection of the offshore wind power to the onshore AC system The power \u2011 frequency control function supports the frequency modulation of the AC system. There is no need for the communication between the shore station and the offshore station, and no need for the communication between the shore station and the offshore wind farm, which improves the reliability and applicability of the control.

【技术实现步骤摘要】
无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法及系统
本专利技术涉及新能源发电
，具体涉一种无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法及系统。
技术介绍
柔性直流输电系统基于电压源型换流器，具有不存在换相失败、独立控制有功功率和无功功率、可向无源网络供电等优点，为可再生能源并网提供了有效解决方案。近年来随着国内外大规模、远距离海上风电的快速发展，多个远海柔性直流输电工程处于规划阶段，未来可实现海上风电经柔直接入岸上交流电网。风电场的输送功率较大，在电网正常运行和事故状态下系统的频率有一定影响，需根据交流系统的频率变化调节输送功率。为提高电网整体性能，有必要在柔性直流系统中引入基于频率的功率调制功能。当前基于频率的直流功率调制在常规直流领域已有工程应用，当某一侧交流系统发生故障导致频率异常变化时，直流输电系统可快速响应两侧频率变化而改变输电功率，以支援两侧交流进行辅助频率控制。现有技术中在基于频率变化而改变输电功率时，需要通信系统传输信号实现控制过程，当通信系统故障时，则无法响应频率变化而改变输电功率。
技术实现思路
因此，本专利技术提供的一种无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法及系统，克服了现有技术当通信系统故障时，则无法响应频率变化而改变输电功率的缺陷。第一方面，本专利技术实施例提供一种无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，包括如下步骤：获取岸上交流电网接入点的第一频率信号；将所述第一频率信号转化为生成直流电压；将直流电压作为岸上换流站的直流电压参考值，控制岸上换流站控制输出直流电压值等于所述直流电压参考值；在海上换流站检测直流电压值，将其转化为频率，得到频率参考值；海上换流站控制海上公共耦合点的频率等于所述频率参考值；海上风电场获取海上电网的第二频率信号；基于所述频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制。在一实施例中，所述获取岸上交流电网接入点的频率信号的步骤，包括：采用锁相环实时测量岸上交流电网接入点频率，经过滤波处理后生成第一频率信号。在一实施例中，通过以下公式将所述第一频率信号转化为生成直流电压：Vdc_ref-VDC0＝(f-f0)*KDC其中，Vdc_ref表示转化生成的直流电压值，VDC0表示初始的直流电压参考值，f表示第一频率信号，f0表示初始的频率参考值，KDC为频率到电压的转化系数。在一实施例中，通过以下公式计算得到频率参考值：f_ref-f0＝(Vdc-VDC0)*Kf其中，f_ref表示频率参考值，f0表示初始的频率参考值，Vdc表示海上换流站检测直流电压值，VDC0表示初始的直流电压参考值，Kf为直流电压到频率的转化系数。在一实施例中，所述获取海上电网的第二频率信号的步骤，包括：采用锁相环实时测量海上电网的频率，经过滤波处理后生成第二频率信号。在一实施例中，所述基于所述频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制的步骤包括：获取第二频率信号相对频率参考值的变化量；根据预设比例系数、第一频率信号及所述变换量获取有功功率调节值；海上风电场根据所述有功功率调节值改变输出有功功率。在一实施例中，所述有功功率调节值通过以下公式计算：ΔP＝KfΔf其中，ΔP为有功功率调节值，Kf为预设比例系数，Δf为第二频率信号相对频率参考值的变化量。第二方面，本专利技术实施例提供无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制系统，其特征在于，包括：第一频率信号获取模块，用于获取岸上交流电网接入点的第一频率信号；频率/直流电压转化模块，用于将所述第一频率信号转化为生成直流电压；海上换流站的直流电压值控制模块，用于将直流电压作为岸上换流站的直流电压参考值，控制岸上换流站的输出直流电压值等于所述直流电压参考值；频率参考值获取模块，用于将所述海上换流站的直流电压值转化为频率，得到频率参考值；海上换流站公共耦合点频率控制模块，用于海上换流站控制海上换流站公共耦合点的频率等于所述频率参考值；第二频率信号获取模块，用于海上风电场获取海上电网的第二频率信号；海上风电有功频率调制模块，用于基于所述频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制。在一实施例中，所述的海上风电场的有功频率控制系统，还包括：控制参数设置模块，用于设置控制参数，包括：频率阈值、比例系数及有功功率调整的最大值。第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行本专利技术实施例第一方面所述的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行专利技术实施例第一方面所述的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术实施例提供的一种本专利技术实施例提供的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法及系统，首先获取岸上交流电网接入点的频率信号，将该频率信号转化为生成直流电压，并作为岸上换流站的直流电压参考值，岸上换流站控制输出直流电压值等于直流电压参考值；海上换流站检测直流电压值，将其转化为频率，得到频率参考值；海上换流站控制海上公共耦合点的频率等于所述频率参考值；海上风电场获取海上电网的第二频率信号；基于频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制，可实现海上风电经柔直接入对岸上交流系统的有功-频率控制功能，支撑交流系统调频，无需柔直岸上站和海上站的站间通讯，也无需柔直与海上风电场之间的通讯，提高了控制的可靠性和适用范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的海上风电经柔直接入基于直接频率的频率有功控制示意图；图2为本专利技术实施例提供的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制的一个具体示例的流程图；图3为本专利技术实施例提供的无需通讯的频率有功控制传递函数框图；图4为本专利技术实施例提供的频率到电压转化模块的传递函数示意图；图5为本专利技术实施例提供的直流电压到频率的转化模块传递函数的示意图；图6为本专利技术实施例提供的系统高频响应要求示意图；图7为本专利技术实施例提供的岸上交流系统频率波形的示意图；图8为本专利技术实施例提供的柔性直流直流电压波形的示意图；图9为本专利技术实施例提供的海上电网频率波形的示意图；图10为本专利技术实施例提供的输出有功功率波形的示意图；图11为本专利技术实施例提供的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制系统一个示例的组成图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n获取岸上交流电网接入点的第一频率信号；/n将所述第一频率信号转化为生成直流电压；/n将直流电压作为岸上换流站的直流电压参考值，控制岸上换流站的输出直流电压值等于所述直流电压参考值；/n在海上换流站检测直流电压值，将其转化为频率，得到频率参考值；/n海上换流站控制海上公共耦合点的频率等于所述频率参考值；/n海上风电场获取海上电网的第二频率信号；/n基于所述频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制。/n

【技术特征摘要】
1.一种无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取岸上交流电网接入点的第一频率信号；
将所述第一频率信号转化为生成直流电压；
将直流电压作为岸上换流站的直流电压参考值，控制岸上换流站的输出直流电压值等于所述直流电压参考值；
在海上换流站检测直流电压值，将其转化为频率，得到频率参考值；
海上换流站控制海上公共耦合点的频率等于所述频率参考值；
海上风电场获取海上电网的第二频率信号；
基于所述频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制。


2.根据权利要求1所述的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，其特征在于，所述获取岸上交流电网接入点的频率信号的步骤，包括：
采用锁相环实时测量岸上交流电网接入点频率，经过滤波处理后生成第一频率信号。


3.根据权利要求1所述的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，其特征在于，通过以下公式将所述第一频率信号转化为生成直流电压：
Vdc_ref-VDC0＝(f-f0)*KDC
其中，Vdc_ref表示转化生成的直流电压值，VDC0表示初始的直流电压参考值，f表示第一频率信号，f0表示初始的频率参考值，KDC为频率到电压的转化系数。


4.根据权利要求1所述的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，其特征在于，通过以下公式计算得到频率参考值：
f_ref-f0＝(Vdc-VDC0)*Kf
其中，f_ref表示频率参考值，f0表示初始的频率参考值，Vdc表示海上换流站检测直流电压值，VDC0表示初始的直流电压参考值，Kf为直流电压到频率的转化系数。


5.根据权利要求1所述的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，其特征在于，所述获取海上电网的第二频率信号的步骤，包括：
采用锁相环实时测量海上电网的频率，经过滤波处理后生成第二频率信号。


6.根据权利要求1所述的无通信海上风电场柔直并网的有功-频率控制方法，其特征在于，所述基于所述频率参考值及第二频率信号对海上风电进行有功频率调制的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳岳希，杨杰，许韦华，杜镇宇，涂莉，孙同越，吴学光，程亭婷，季兰兰，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11