一种风电场分级调压控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电场分级调压控制方法及系统，充分发挥风电机组本身的无功能力，通过检测风电场汇集母线处电压生成无功需求指令，监测场内风机状态分别以风电场整场机组无功能力和风电机组单机无功能力为约束进行每台机组的无功需求分配，调节单机无功功率输出来改变场内系统电压。优点：减少了无功补偿装置的投入，具有很好的经济性；综合考虑整场电压控制与单机无功调节的关系，协调系统内各个时间尺度控制环节相互配合，及时调节风电场内无功输出，有效保证了系统电压的稳定性。有效保证了系统电压的稳定性。有效保证了系统电压的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场分级调压控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种风电场分级调压控制方法及系统，具体涉及一种利用风电机组进行无功调节的风电场分级调压控制系统，属于新能源发电


技术介绍

[0002]电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件，对保证电力系统的安全稳定与经济运行起着重要作用。随着风电装机容量的逐年增加，风电场的电压稳定问题越来越受到重视。然而，由于风力发电的随机性，风电场内电压容易随机组运行状态而发生波动。为保持系统电压的稳定，风电场一般通过配置静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(SVG)等为风电场提供无功支撑。但是由于目前风电场能够满容量运行的概率很小，可考虑通过发挥风电机组本身的无功调压能力来减少风电场无功补偿装置的设备投入，以提高风场无功调节的经济性。
[0003]风电场内的无功调压可分为单机调压和整场调压两种。单机调压是指机组通过监测本机的机端电压进行无功调节，在多台机组并联的情况下，系统会因为一点多控造成无功抢夺、电压不稳的现象。整场调压是将整个风场作为一个整体，通过整场的无功调节来控制风电场入网处电压。出于系统电压稳定性考虑，风场多采取整场调压的方式，但是由于无功调节最终还是需要落实到场内的各台机组上，因此需综合考虑整场与单机之间的配合协调。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种风电场分级调压控制方法及系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种风电场分级调压控制方法，其特征在于，
[0006]实时获取风电场汇集母线处电压U
pcc
，与预先设置的电压给定目标值U
ref
进行比较，当电压差超过死区范围限制后，通过场级电压闭环控制计算得到风电场无功需求值；
[0007]所述风电场无功需求值经过风电场内所有风电机组的最大无功输出约束Q
farm_lim
整定后得到风电机组总的无功参考给定值Q
req
；
[0008]以单台机组无功能力Q
lim it_i
为约束，计算得出风厂内各台机组所分配到的无功指令值Q
ref1
、Q
ref2
……
Q
refn
，其中Q
req
＝Q
ref1
+Q
ref2
+
…
+Q
refn
，满足Q
refi≤
Q
lim it_i
，其中i＝1,2，
……
，n；
[0009]将单机无功指令值Q
refi
与机组实发无功功率Q
i
比较，通过场站无功功率分配闭环控制计算得出第i台机组的无功电流指令值I
qrefi
；
[0010]将第i台机组的无功指令值I
qrefi
与机组实发无功电流I
qi
比较，通过单机无功电流闭环控制计算得出第i台机组的无功控制电压V
qi
；
[0011]根据所述无功控制电压V
qi
控制第i台机组的无功控制电压，调整机组输出无功功率。
[0012]进一步的，场级电压闭环控制为第一级，响应时间为百毫秒级别；场站无功功率分配闭环控制为第二级，响应时间为10～20毫秒级别，单机无功电流闭环控制为第三级，响应时间为毫秒级别。
[0013]进一步的，所述电压差的死区范围设置为[-1％,1％]U
gn
，其中U
gn
为风电场汇集母线处额定电压值。
[0014]进一步的，所述风电场最大无功输出约束Q
farm_lim
由风电场输出有功输出P
farm
以及风电场运行功率因数范围[-λ1,λ2]计算得出，计算公式如下：
[0015][0016]进一步的，所述单台机组无功能力Q
lim it
根据直驱、双馈风电机组分类的不同，分别按照下式计算：
[0017][0018]其，中S
n直
为直驱风机机组额定视在功率，P
直
为直驱风机机组当前发出的有功功率值；
[0019]Q
lim it
＝Q
lim it_s
+Q
lim it_g
[0020]其中，Q
lim it_s
为双馈风电机组的定子侧无功约束，Q
lim it_g
为双馈风电机组的网侧无功约束；
[0021]双馈风电机组的定子侧无功约束Q
lim it_s
满足下式限制：
[0022][0023]双馈风电机组的网侧无功约束Q
lim it_g
满足下式约束：
[0024][0025]其中，U
s
为定子端电压有效值，I
s max
为双馈风电机组允许的最大定子电流有效值，s为机组当前的转差率，P为机组当前发出的有功功率值，w1为风电机组同步旋转角速度，L
m
为机组定子绕组自感，L
m
为机组定转子绕组间的互感，k为定、转子绕组的变比，I
rmax
为机组允许的最大转子电流有效值，S
n
为机组额定视在功率。
[0026]一种风电场分级调压控制系统，包括：
[0027]比较模块，用于实时获取风电场汇集母线处电压U
pcc
，与预先设置的电压给定目标值U
ref
进行比较，当电压差超过死区范围限制后，通过场级电压闭环控制计算得到风电场无功需求值；
[0028]整定模块，用于根据风电场内所有风电机组的最大无功输出约束Q
farm_lim
整定所述风电场无功需求值，得到风电机组总的无功参考给定值Q
req
；
[0029]第一计算模块，用于以单台机组无功能力Q
lim it_i
为约束，计算得出风厂内各台机
组所分配到的无功指令值Q
ref1
、Q
ref2
……
Q
refn
，其中Q
req
＝Q
ref1
+Q
ref2
+
…
+Q
refn
，满足Q
refi≤
Q
lim it_i
，其中i＝1,2，
……
，n；
[0030]第二计算模块，用于将单机无功指令值Q
refi
与机组实发无功功率Q
i
比较，通过场站无功功率分配闭环控制计算得出第i台机组的无功电流指令值I
qrefi
；
[0031]第三计算模块，用于将第i台机组的无功指令值I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场分级调压控制方法，其特征在于，实时获取风电场汇集母线处电压U
pcc
，与预先设置的电压给定目标值U
ref
进行比较，当电压差超过死区范围限制后，通过场级电压闭环控制计算得到风电场无功需求值；所述风电场无功需求值经过风电场内所有风电机组的最大无功输出约束Q
farm_lim
整定后得到风电机组总的无功参考给定值Q
req
；以单台机组无功能力Q
limit_i
为约束，计算得出风厂内各台机组所分配到的无功指令值Q
ref1
、Q
ref2
……
Q
refn
，其中Q
req
＝Q
ref1
+Q
ref2
+
…
+Q
refn
，满足Q
refi≤
Q
limit_i
，其中i＝1,2，
……
，n；将单机无功指令值Q
refi
与机组实发无功功率Q
i
比较，通过场站无功功率分配闭环控制计算得出第i台机组的无功电流指令值I
qrefi
；将第i台机组的无功指令值I
qrefi
与机组实发无功电流I
qi
比较，通过单机无功电流闭环控制计算得出第i台机组的无功控制电压V
qi
；根据所述无功控制电压V
qi
控制第i台机组的无功控制电压，调整机组输出无功功率。2.根据权利要求1所述的风电场分级调压控制方法，其特征在于，场级电压闭环控制为第一级，响应时间为百毫秒级别；场站无功功率分配闭环控制为第二级，响应时间为10～20毫秒级别，单机无功电流闭环控制为第三级，响应时间为毫秒级别。3.根据权利要求1所述的风电场分级调压控制方法，其特征在于，所述电压差的死区范围设置为[-1％,1％]U
gn
，其中U
gn
为风电场汇集母线处额定电压值。4.根据权利要求1所述的风电场分级调压控制方法，其特征在于，所述风电场最大无功输出约束Q
farm_lim
由风电场输出有功输出P
farm
以及风电场运行功率因数范围[-λ1,λ2]计算得出，计算公式如下：5.根据权利要求1所述的风电场分级调压控制方法，其特征在于，所述单台机组无功能力Q
limit
根据直驱、双馈风电机组分类的不同，分别按照下式计算：其，中S
n直
为直驱风机机组额定视在功率，P
直
为直驱风机机组当前发出的有功功率值；Q
limit
＝Q
limit_s
+Q
limit_g
其中，Q
limit_s
为双馈风电机组的定子侧无功约束，Q
limit_g
为双馈风电机组的网侧无功约束；双馈风电机组的定子侧无功约束Q
limit_s
满足下式限制：双馈风电机组的网侧无功约束Q
limit_g
满足下式约束：
其中，U
s
为定子端电压有效值，I
smax
为双馈风电机组允许的最大定子电流有效值，s为机组当前的转差率，P为机组当前发出的有功功率值，w1为风电机组同步旋转角速度，L
m
为机组定子绕组自感，L
m
为机组定转子绕组间的互感，k为定、转子绕组的变比，I
rmax
为机组允许的最大转子电流有效值，S
n
为机组额定视在功率。6.一种风电场分级调压控制系统，其特征在于，包括：比较模块，用于实时获取风电场汇集母线处电压U
pc...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴维宁，霍乾涛，孔祥梅，孙素娟，过亮，马超，宋良全，单馨，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司国家电网有限公司国网山东省电力公司国网山东省电力公司烟台供电公司，
类型：发明
国别省市：