一种基于电网状态的风电机组控制方法及系统与流程

本发明涉及一种风电控制领域，尤其涉及一种基于电网状态的风电机组控制方法。

背景技术：

在风电场的风电机组控制中，由于风电机组设计标准对风电机组适应电网能力的要求为：电压适应范围：(1±10％)*un(un为风电机组的额定电压)；频率适应范围：(1±5％)*fn(fn为风电机组的额定频率)。但实际情况中，对于不同地区的风电场，其电网电压的波动幅值及频率的波动幅值不尽相同，此外，电网波动可能为间歇式波动，为此，如果风电机组都按照标准规定的电网适应性能力要求进行设计选型，则可能会导致在风电机组实际运行过程中余量较大，引起风电机组coe偏高。从而导致风电机组在电网波动情况下存在一定的安全隐患，稳定性不高等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可确保按照额定电网条件设计的风电机组能够在电网波动的情况下安全稳定运行，提高风电机组的经济性和竞争力的基于电网状态的风电机组控制方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于电网状态的风电机组控制方法，根据电网参数预先确定电网的特定状态点，并确定所述特定状态点下风电机组的运行保护限值；所述特定状态点至少为两个；对风电机组进行控制时，获取当前时刻电网参数，当所述当前时刻电网参数处于相邻两个特定状态点之间时，根据所述相邻两个特定状态点的电网参数及对应状态下的风电机组的运行参数进行插值计算确定当前时刻风电机组的运行保护限值，并根据所述运行保护限值对风电机组的运行进行保护控制。

进一步地，所述电网参数包括电网的运行电压和电网频率；所述风电机组的运行参数包括运行转速。

进一步地，所述特定状态点包括：由电网最小连续运行电压和最小连续运行频率所确定的第一限值点；由电网最大连续运行电压和最大连续运行频率所确定的第二限值点。

进一步地，所述特定状态点还包括：由电网额定电压和额定频率所确定的额定点。

进一步地，所述插值计算为线性插值计算。

进一步地，所述运行保护限值包括低速保护限值和/或高速保护限值；所述低速保护限值包括：最低运行转速或最低保护转速；所述高速保护限值包括：最高运行转速或最高保护转速。

进一步地，当所述当前时刻电网参数不处于两个特定状态点之间时，控制风电机组进行保护停机。

进一步地，根据风速值划分为不同的风速区间，在不同的风速区间独立的运行基于电网状态的风电机组控制方法。

进一步地，所述风速区间包括低风速区间和高风速区间；在所述低风速区间的运行保护限值为低速保护限值；在所述高风速区间的运行保护限值为高速保护限值。

一种基于电网状态的风电机组控制系统，包括控制计算机，所述控制计算机加载并可执行如上任一项所述控制方法的程序。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明可确保按照额定电网条件设计的风电机组能够在电网波动的情况下安全稳定运行，提高风电机组的经济性和竞争力。

2、本发明有条件的扩大了风电机组的运行转速范围，提升在低风速段风电机组的发电量。

3、本发明可使得在风电机组关键电气部件的设计方面，可以不按照极端电网工况进行设计，仅按照额定工况设计即可，可以降低部件的成本。

附图说明

图1为本发明具体实施例流程示意图。

图2为本发明具体实施例风电机组最低运行转速与电网电压之间的关系示意图。

图3为本发明具体实施例风电机组最低运行转速与频率之间的关系示意图。

图4为本发明具体实施例风电机组最高保护转速与电网电压之间的关系示意图。

图5为本发明具体实施例风电机组最高保护转速与频率之间的关系示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

本实施例的基于电网状态的风电机组控制方法，按照风速的大小，划分为低风速区间和高风速区间。分别对低风速区间和高风速区间分别进行说明。

实施例一：在低风速区间，低风速值可根据实际情况而设定低风速段的风速划分值。如图1所示，在本实施例中，根据电网参数预先确定电网的特定状态点，并确定所述特定状态点下风电机组的运行保护限值；所述特定状态点至少为两个；对风电机组进行控制时，获取当前时刻电网参数，当所述当前时刻电网参数处于相邻两个特定状态点之间时，根据所述相邻两个特定状态点的电网参数及对应状态下的风电机组的运行参数进行插值计算确定当前时刻风电机组的运行保护限值，并根据所述运行保护限值对风电机组的运行进行保护控制。

在本实施例中，所述电网参数包括电网的运行电压和电网频率；所述风电机组的运行参数包括运行转速。所述特定状态点包括：由电网最小连续运行电压和最小连续运行频率所确定的第一限值点；由电网最大连续运行电压和最大连续运行频率所确定的第二限值点。

在本实施例中，在第一限值点，当电网最小连续运行电压为umin，最小连续运行频率为fmin时，风电机组低速保护限值为n1min；在第二限值点，当电网最大连续运行电压为umax，最大连续运行频率为fmax时，风电机组低速保护限值为n2min。低速保护限值为最低运行转速或最低保护转速，本实施例选择最低运行转速。此时，根据第一限值点和第二限值点的运行电压和风电机组低速保护限值，即可生成最低运行转速与电网电压之间的关系示意图；根据第一限值点和第二限值点的运行频率和风电机组低速保护限值，即可生成最低运行转速与频率之间的关系示意图。那么，在对风电机组进行控制时，通过获取当前时刻的电网参数，包括运行电压u和频率f，对于任意满足umin<u<umax的运行电压u，均可通过线性插值计算得到一个风电机组的最低运行转速值n1，对于任意满足fmin<f<fmax的频率f，均可通过线性插值计算得到一个风电机组的最低运行转速值n2；再通过最低运行转速值n1和最低运行转速值n2的即可计算得到当前时刻电网状态对应的风电机组的最低运行转速值n。在本实施例中，通过公式(1)：n＝m+an1+bn2计算风电机组的最低运行转速值n，其中，m为预设的值，a和b分别为预设的比例系数。当所述当前时刻电网参数不处于两个特定状态点之间，即当电网的运行电压u不满足umin<u<umax，或者电网的频率f不满足fmin<f<fmax时，控制风电机组进行保护停机。

在本实施例中，为了增加所计算的最低运行转速值的精确性，特定状态点还包括：由电网额定电压和额定频率所确定的额定点。在额定点，当电网的运行电压为un，频率为fn时，风电机组低速保护限值为nmin。此时，最低运行转速与电网电压之间的关系示意图如图2所示，最低运行转速与频率之间的关系示意图如图3所示。此时，运行电压分为两个区间，[umin,un]和[un,umax]，频率也分为两个区间，[fmin,fn]和[fn,fmax]，对于处于两个区间内的电网参数，可通过与上述相同的方法，分别通过线性插值计算得到风电机组的最低运行转速值n1和n2，再通过公式(1)计算得到风电机组的最低运行转速值n。当然，需要说明的是，还可以根据需要设置更多的特定状态点。

本实施例的基于电网状态的风电机组控制系统，包括控制计算机，所述控制计算机加载并可执行上述控制方法的程序。

实施例二：在高风速区间，高风速值可根据实际情况而设定高风速段的风速划分值。如图1所示，在本实施例中，根据电网参数预先确定电网的特定状态点，并确定所述特定状态点下风电机组的运行保护限值；所述特定状态点至少为两个；对风电机组进行控制时，获取当前时刻电网参数，当所述当前时刻电网参数处于相邻两个特定状态点之间时，根据所述相邻两个特定状态点的电网参数及对应状态下的风电机组的运行参数进行插值计算确定当前时刻风电机组的运行保护限值，并根据所述运行保护限值对风电机组的运行进行保护控制。

在本实施例中，所述电网参数包括电网的运行电压和电网频率；所述风电机组的运行参数包括运行转速。所述特定状态点包括：由电网最小连续运行电压和最小连续运行频率所确定的第一限值点；由电网最大连续运行电压和最大连续运行频率所确定的第二限值点。

在本实施例中，在第一限值点，当电网最小连续运行电压为umin，最小连续运行频率为fmin时，风电机组高速保护限值为n1max；在第二限值点，当电网最大连续运行电压为umax，最大连续运行频率为fmax时，风电机组高速保护限值为n2max。高速保护限值为最高运行转速或最高保护转速，本实施例选择最高运行转速。此时，根据第一限值点和第二限值点的运行电压和风电机组高速保护限值，即可生成最高运行转速与电网电压之间的关系示意图；根据第一限值点和第二限值点的运行频率和风电机组高速保护限值，即可生成最高运行转速与频率之间的关系示意图。那么，在对风电机组进行控制时，通过获取当前时刻的电网参数，包括运行电压u和频率f，对于任意满足umin<u<umax的运行电压u，均可通过线性插值计算得到一个风电机组的最高运行转速值n1，对于任意满足fmin<f<fmax的频率f，均可通过线性插值计算得到一个风电机组的最高运行转速值n2；再通过最高运行转速值n1和最高运行转速值n2的即可计算得到当前时刻电网状态对应的风电机组的最高运行转速值n。在本实施例中，通过公式(2)：n＝m+an1+bn2计算风电机组的最高运行转速值n，其中，m为预设的值，a和b分别为预设的比例系数。当所述当前时刻电网参数不处于两个特定状态点之间，即当电网的运行电压u不满足umin<u<umax，或者电网的频率f不满足fmin<f<fmax时，控制风电机组进行保护停机。

在本实施例中，为了增加所计算的最高运行转速值的精确性，特定状态点还包括：由电网额定电压和额定频率所确定的额定点。在额定点，当电网的运行电压为un，频率为fn时，风电机组高速保护限值为nmax。此时，最高运行转速与电网电压之间的关系示意图如图4所示，最高运行转速与频率之间的关系示意图如图5所示。此时，运行电压分为两个区间，[umin,un]和[un,umax]，频率也分为两个区间，[fmin,fn]和[fn,fmax]，对于处于两个区间内的电网参数，可通过与上述相同的方法，分别通过线性插值计算得到风电机组的最高运行转速值n1和n2，再通过公式(2)计算得到风电机组的最低运行转速值n。当然，需要说明的是，还可以根据需要设置更多的特定状态点。

本实施例的基于电网状态的风电机组控制系统，包括控制计算机，所述控制计算机加载并可执行上述控制方法的程序。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。