电网故障下异步风电场无功补偿设备容量配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及大容量异步风电场的无功补偿设备容量配置领域，特别涉及针对电网 导则中低电压穿越要求的异步风电场无功补偿装置容量配置方法。
【背景技术】
[0002] 新的风电场并网导则《GB/T 19963- 2011风电场接入电力系统技术规定》提出 了"风电场并网点电压跌至20%标称电压时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行 625ms"的严格要求。针对传统定速异步风电机组的不可控性，国内外学者提出了在异步风 电场PCC点（风电场公共连接点，point ofcommon coupling，简称PCC点）装设无功补偿 设备的低电压穿越改造方案以辅助其完成故障穿越。对于定速型异步风电场的低电压穿越 改造，无功补偿设备容量的配置在一定程度上决定了改造的可行性与经济性。目前，针对异 步风电场的无功补偿设备容量配置方法已有下列的公开文献：
[0003] (1)朱雪凌，张洋，高昆，等.风电场无功补偿问题的研宄[J].电力系统保护与 控制，2009, 37(16) :68-72.
[0004] (2)刘沛津，谷立臣·含风电场的电力系统无功规划优化[J] ·电网技 术，2010, 34 (7) :175-180.
[0005] (3)Philippe Maibach，Carsten Ritter, Mohamed Saleh, et al.STATC0M size optimization through wind turbine operation with fixed power factor[C]. Proceedings of the 2011_14th European Conference on Power Electronics andApplications, 2011:1-11.
[0006] 文献（I)对风电场的无功补偿容量配置做了理论上的探讨，提出风电场应根据其 稳态运行期间所需无功功率确定其无功补偿设备容量。文献（2)提出以节省电能损失费用 最大为目标的无功补偿设备最优配置容量的方法。文献（3)则提出通过保持异步风电场 PCC点功率因数为定值而非单位功率因数运行方式可减小STATC0M无功补偿设备的配置容 量，并提出根据Q-U曲线确定STATC0M配置容量的方法。虽然以上研宄可为异步风电场稳 态运行期间无功补偿设备容量配置的确定提供依据，但均未涉及异步风电场暂态运行期间 的无功补偿设备容量的配置问题。
【发明内容】
[0007] 针对现有配置方法存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种基于异步风电场 参数的电网故障下异步风电场无功补偿设备的容量配置方法，该配置方法可计算异步风电 场满足《GB/T 19963- 2011风电场接入电力系统技术规定》中"风电场并网点电压跌至 20 %标称电压时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行625ms"要求所需配置的无功 补偿设备容量最小值。
[0008] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0009] 电网故障下异步风电场无功补偿设备容量配置方法，步骤如下，
[0010] A)计算故障恢复初期异步风电场能够满足电网导则低电压穿越要求的最低PCC 点电压；
[0011] Al)根据《GB/T 19963- 2011风电场接入电力系统技术规定》的风电场低电压穿 越要求计算异步风电场的临界转差率sra;
[0012] A2)由Al)所得临界转差率Sra计算故障恢复初期异步风电场能够满足电网导则 低电压穿越要求的最低PCC点电压U rcaiin，如下式所示：
[0013]
【主权项】
1.电网故障下异步风电场无功补偿设备容量配置方法，其特征在于：步骤如下， A) 计算故障恢复初期异步风电场能够满足电网导则低电压穿越要求的最低PCC点电 压； A1)根据风电场低电压穿越要求计算异步风电场的临界转差率s"; A2)由A1)所得临界转差率计算故障恢复初期异步风电场能够满足电网导则低电 压穿越要求的最低PCC点电压Upe〇"i。，如下式所示；
式中；mi为定子绕组相数；Q,为同步角速度；Tm为机械转矩；Ri，Xi。分别为定子电阻 和定子漏抗；IV，X2。'分别为折算后的转子电阻和转子漏抗；咕，而分别为风电场与并网点 间线路电阻和电抗；Xt为风电场侧升压变压器短路电抗；C1= 1巧1。/\，为修正系数；C2 = 1+狂押T)Ac//m;Xc//m=XcXm/成+XJ，为Xc与Xm并联值；Xm，Xc分别为激磁电抗和机端并联 电抗器的容抗； B) 计算与最低PCC点电压相应的无功补偿装置容量； B1)由A1)所得临界转差率及A2)所得最低PCC点电压计算故障恢复初期 异步风电场向电网发出的有功功率Ppsie和吸收的无功功率QPSK; B。由A。所得Upccmi。、B1)所得PpsK及Qpsie计算故障恢复初期异步风电场潮流，得到 故障恢复初期异步风电场能够满足电网导则低电压穿越要求的PCC点无功补偿设备所需 发出无功功率Q,;
6如由6。所得布与4。所得Upccmi。相除即得到无功补偿设备最低容量Sc;异步风电 场无功补偿设备容量配置不低于该最低容量或即可；
【专利摘要】本发明公开了一种电网故障下异步风电场无功补偿设备容量配置方法，A)计算故障恢复初期异步风电场能够满足电网导则低电压穿越要求的最低PCC点电压；B)计算与最低PCC点电压相应的无功补偿装置容量；异步风电场无功补偿设备容量配置不低于该最低容量SC即可。本配置方法可计算得到能够满足电网导则中低电压穿越要求时异步风电场PCC点所需装设的无功补偿设备容量最小值，适用于现有并网异步风电场无功补偿设备容量规划，可为实际异步风电场进行无功补偿设备容量配置提供参考，有效提高实际异步风电场低穿改造方案的可行性与经济性，有利于提高风电场的低电压穿越能力和含异步风电场的区域电网的暂态电压稳定性。
【IPC分类】H02J3-18
【公开号】CN104795825
【申请号】CN201510236024
【发明人】姚骏, 周特, 郭利莎, 曾欣
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月11日