专利名称：风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法及装置。
背景技术：
近10年来，风力发电在全球以年增长率超过30%而成为发展最快的清洁能源。风电并网对电网安全稳定的影响越来越大，由于风速变化等扰动会引起风电机组并网的电压波动，电压波动幅度取决于电网结构的强度和风电装机容量的大小会，因此，随着风电装机容量的增加和风电场规模的扩大，无功电压问题是最突出和最受关注的问题之一。基于双馈感应电机(Doubly-fen Induction Generator, DFIG)的变速恒频风力发电系统是当前国内外风力发电的研究热点之一。基于背靠背电压源变流器的并网型DFIG 系统采用四象限大功率电力电子变流器与电网连接，通过对变流器的控制实现有功功率和无功功率的解耦，具备动态调节无功输出的能力，充分利用DFIG变速恒频风力发电系统的快速无功调节能力将成为稳定风电场并网点电压和提高系统稳定性的有效途径之一。但受风电机组自身运行约束限值，DFIG的无功功率输出过大会引起转子绕组发热导致风电机组停机，因此，研究双馈风电机组的无功功率调节容量是很有意义的。目前，现有的关于DFIG无功功率调节容量的确定方法主要基于定、转子电流约束和变流器容量及电流的约束，但实际运行中，风电机组的实际无功功率调节容量还应受静态稳定及电网运行需求等因素限制，特别是静态稳定裕度对风电机组无功功率调节容量的限制。传统的方法不能准确确定风电机组在实际运行过程中的无功调节容量，有碍于为风电场无功控制提供正确的辅助决策。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法及装置，能够准确确定风电机组在实际运行过程中的无功调节容量。本发明提供了风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法，包括
根据变流器、定转子电流的约束，评估双馈风机组的固有的无功功率调节容量的范
围；
确定静态稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围。相应地，本发明还提供了风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置，包括 固有范围获取单元，用于根据变流器、定转子电流的约束，评估双馈风机组的固有的无
功功率调节容量的范围；
与所述固有范围获取单元相连的范围矫正单元，用于确定静态稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围。实施本发明，具有如下有益效果本发明提供的风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法及装置，综合考虑双馈风电机组定、转子电流约束、变流器容量及电流约束和静态稳定约束，为双馈风电机组无功功率调节容量的确定提供了更加全面准确的评估方法，并能够为风电场无功控制提供辅助决策，既能够充分发挥DFIG的无功动态调节能力，又能够使风电场的无功控制更加合理。
图1是本发明风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法的流程图； 图2是本发明风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法的实施例流程图； 图3是本发明风电机组网侧变流器的无功功率调节容量范围的实施例示意图； 图4是本发明风电机组定子侧的无功功率调节容量范围的实施例示意图5是本发明风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置的示意图； 图6是本发明风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置的实施例示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。图1是本发明风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法的流程图，包括
5101根据变流器、定转子电流的约束，评估双馈风机组的固有的无功功率调节容量的范围；
5102确定静态稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围。本发明在考虑双馈风机组的固有的无功功率调节容量的范围的基础上，还综合考虑双馈风电机组定、转子电流约束、变流器容量及电流约束和静态稳定约束，为双馈风电机组无功功率调节容量的确定提供了更加全面准确的评估方法，能够为风电场无功控制提供辅助决策，既能够充分发挥DFIG的无功动态调节能力，又能够使风电场的无功控制更加合理。本发明专利的主要出发点是准确的确定运行过程中双馈风电机组能够具有的实际无功调节容量，传统的无功计算方法只考虑了变流器、定转子电流等约束，但通过研究发现双馈风电机组为同步化的异步机，其功角特性与同步机相似，因此，在运行时应考虑一定的稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围，这样计算得到的无功调节容量对实际运行更有意义。综上可知，本发明所提的无功容量评估方法能够与风电场无功控制系统相结合，为风电场无功控制提供辅助决策。图2是本发明风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法的实施例流程图。S201 获取转子最大电流约束下的定子侧的无功功率调节容量范围Qs ；
5202根据网侧变流器的最大功率获取网侧变流器的无功功率调节容量范围Qc ；
5203根据定子侧的无功功率调节容量范围和所述无功功率调节容量范围Qc确定所述固有的无功功率调节容量的范围。S204 确定静态稳定存储系数Ksm的范围，其中Kmax ( Ksm ( Kmin ； 预设Kmax在20% 26%之间；预设Kmin在33% 40%之间。
S205 根据所述静态稳定存储系数的范围的最大值Kmax、最小值Kmin矫正所述无功功率调节容量范围Qs，获取矫正后的无功功率调节容量范围Qs’，
权利要求
1.一种风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法，其特征在于，包括根据变流器、定转子电流的约束，评估双馈风机组的固有的无功功率调节容量的范围；确定静态稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围。
2.根据权利要求1所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法，其特征在于，所根据变流器、定转子电流的约束，评估双馈风机组的固有的无功功率调节容量的范围的步骤，包括获取转子最大电流约束下的定子侧的无功功率调节容量范围Qs ；根据网侧变流器的最大功率获取网侧变流器的无功功率调节容量范围Qc ；根据定子侧的无功功率调节容量范围和所述无功功率调节容量范围Qc确定所述固有的无功功率调节容量的范围。
3.根据权利要求2所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法，其特征在于，所述确定静态稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围的步骤，包括确定静态稳定存储系数Ksm的范围，其中Kmax彡Ksm彡Kmin ；根据所述静态稳定存储系数的范围的最大值Kmax、最小值Kmin矫正所述无功功率调节容量范围Qs，获取矫正后的无功功率调节容量范围Qs’，
4.根据权利要求3所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法，其特征在于，所述获取矫正后的无功功率调节容量范围Qs’的步骤之后，所述根据定子侧的无功功率调节容量范围和所述无功功率调节容量范围Qc矫正所述无功功率调节容量的范围的步骤之前，还包括获取矫正前的所述无功功率调节容量范围Qs与所述矫正后的无功功率调节容量范围 Qs’的交集范围NewQs，将该NewQs确定为定子侧的无功功率调节容量范围。
5.根据权利要求3或4所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法，其特征在于预设Kmax在20% 26%之间；预设Kmin在33% 40%之间。
6.一种风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置，其特征在于，包括固有范围获取单元，用于根据变流器、定转子电流的约束，评估双馈风机组的固有的无功功率调节容量的范围；与所述固有范围获取单元相连的范围矫正单元，用于确定静态稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围。
7.根据权利要求6所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置，其特征在于，所述固有范围获取单元包括第一定子侧范围确定单元，用于获取转子最大电流约束下的定子侧的无功功率调节容量范围Qs ；网侧范围确定单元，用于根据网侧变流器的最大功率获取网侧变流器的无功功率调节容量范围Qc ；与所述第一定子侧范围确定单元、所述网侧范围确定单元分别相连的双侧范围确定单元，用于根据定子侧的无功功率调节容量范围和所述无功功率调节容量范围Qc确定所述固有的无功功率调节容量的范围。
8.根据权利要求7所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置，其特征在于，所述范围矫正单元，包括稳定系数单元，用于确定静态稳定存储系数Ksm的范围，其中Kmax ( Ksm ( Kmin ；与所述稳定系数单元相连的第二定子侧范围确定单元，用于根据所述静态稳定存储系数的范围的最大值Kmax、最小值Kmin矫正所述无功功率调节容量范围Qs，获取矫正后的无功功率调节容量范围Qs’，
9.根据权利要求8所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置，其特征在于，所述范围矫正单元还包括连接在所述第一定子侧范围确定单元与所述双侧范围确定单元之间的第三定子侧范围确定单元，所述第三定子侧范围确定单元还连接在所述第二定子侧范围确定单元与所述双侧范围确定单元之间，用于获取矫正前的所述无功功率调节容量范围Qs与所述矫正后的无功功率调节容量范围Qs’的交集范围NewQs，将该NewQs确定为定子侧的无功功率调节容量范围。
10.根据权利要求8或9所述的风电机组运行过程中无功调节容量的确定装置，其特征在于，所述稳定系数单元包括最大值预设单元，用于预设Kmax在20% 26%之间；最小值预设单元，用于预设Kmin在33% 40%之间。
全文摘要
本发明公开了风电机组运行过程中无功调节容量的确定方法及装置。该方法包括根据变流器、定转子电流的约束，评估双馈风机组的固有的无功功率调节容量的范围；确定静态稳定裕度，在所述静态稳定裕度的约束条件下矫正所述无功功率调节容量的范围。采用本发明，可以综合考虑双馈风电机组定、转子电流约束、变流器容量及电流约束和静态稳定约束，为双馈风电机组无功功率调节容量的确定提供了更加全面准确的评估方法，并能够为风电场无功控制提供辅助决策，既能够充分发挥DFIG的无功动态调节能力，又能够使风电场的无功控制更加合理。
文档编号H02J3/18GK102496938SQ201110389389
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者曾杰, 曾艳, 盛超, 陈宁, 陈迅, 陈锐 申请人:国网电力科学研究院, 广东电网公司电力科学研究院