一种用于双馈风电场的分工况分模式电压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于双馈风电场的电压控制领域，尤其涉及一种用于双馈风电场的分工况 分模式电压控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于风电的随机性、波动性和间歇性，使得风电场的无功电压问题成为影响风电 场乃至整个电网安全稳定运行的重要因素之一，尤其是在我国实行"大规模集群式开发，远 距离集中式送出"的风电开发战略后，频频发生风电场内风机因电压问题而脱网的运行事 故，使得风电场的无功电压控制问题亟待解决。
[0003] 国内外已有大量文献在风电并网的无功电压问题方面做了深入研究。风电机组 分为恒速恒频风电机组和变速恒频风电机组，恒速恒频风电机组主要是鼠笼式异步风电机 组，变速恒频风电机组包括双馈感应风电机组和直驱式永磁同步风电机组，不同类型的风 电机组并网对电力系统电压稳定产生的影响不同。
[0004] 解决异步型风电场接入电网引起的无功电压问题，通常采用在风电场升压站低压 侧母线并联电容器的方法来提高并网点的电压水平。双馈感应风电机组具有一定的无功调 节能力，但其无功调节能力受有功出力变化影响，不足以完全满足风电场的无功需求，双馈 型风电场的无功补偿问题也需要考虑。
[0005] 因此，基于目前最主流的双馈风电机组的控制机理，提出了一种双馈风电场分工 况分模式的电压控制方法，实现对风电场并网点电压的合理有效控制，维持风电并网区域 电网的电压稳定。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种用于双馈风电场的分工况分模式电压 控制方法，该方法基于双馈风电机组的运行特性与控制特性，实现对电网电压的跟踪与快 速支持，达到提高区域电网电压合格率和稳定水平的目的。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] -种用于双馈风电场的分工况分模式电压控制方法，包括：
[0009] 步骤一：接收电网调度中心下发的双馈风电场并网PCC点电压参考值并实 时采集双馈风电场并网PCC点实时电压
[0010] 步骤二：判断PCC点电压是否满足
，其中，Ud为电压允许波动 范围，若满足，则返回步骤一；若不满足，则进入下一步；
[0011] 步骤三：判断
是否成立，其中，叫为电压允许波动阈值， 若成立，则双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式；否则，进入应急电压控制模 式。
[0012] 当双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式时：
[0013] Qiref= kX Qref (1)
[0014] 其中，Q11^为双馈机组i的无功可调容量预测值；Qraf为双馈风电场总的无功需求 量；k为对转子侧变换器RSC的无功控制的无功任务分配的比例系数。
[0015] 当双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式时，依据风电场电压/无功 灵敏度信息，通过PI环节控制实现电压偏差与无功参考值之间的转换，得到双馈风电场无 功控制的偏差量A Q，则双馈风电场总的无功需求量Qraf为：
[0016] Qref= AQ+Qnea (2)
[0017] 其中，〇_为PCC点测量到的当前无功输出量。
[0018] 所述无功任务分配的比例系数k为：
[0021] 其中，QpJ3双馈风电场总的无功可调容量的预测值；Q 11^为双馈机组i的无功可 调容量预测值；η为双馈机组的总数。
[0022] 若Q"f> 0. 9Q _，则无功任务分配的比例系数k为0. 9,剩余的无功可由风电场配 备的无功补偿设备SVC或STATC0M承担。
[0023] 当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保护未动作 时，转子侧变换器对风电机组定子侧有功和无功均进行解耦控制。
[0024] 当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保护未动作 时，根据双馈风电场的装机容量等比例分配系统无功需求量，即
[0026] 其中，S1S双馈风电机组i的容量，S total为整个双馈风电场的装机容量；Q 1_为 双馈机组i的无功可调容量预测值；Qraf为双馈风电场总的无功需求量。
[0027] 当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保护未动作 时，通过双馈风电机组控制器输出无功指令，调整无功电流优先级来对转子侧变换器RSC 进行无功控制，进而输出给定无功功率，该给定无功功率与双馈机组i的无功可调容量预 测值U目等，实现对故障电压的支撑。
[0028] 当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保护动作时， 转子侧变换器被旁路，双馈风电机组等同于普通绕线式异步电机，失去有功无功的解耦控 制能力。
[0029] 当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保护动作时， 网侧换流器工作于STATC0M状态，置双馈风电场总的无功需求量Q raf为1，网侧换流器输出 额定容量的无功。
[0030] 本发明的有益效果为：
[0031 ] 本发明的双馈风电场分工况分模式的电压控制方法，通过对风电场并网点电压的 合理有效控制，在不同的运行工况下采取不同的无功电压控制模式，充分利用双馈机组本 身的无功可调能力，实现对电网电压的跟踪与快速支持，达到提高区域电网电压合格率和 稳定水平的目的，同时大大降低风电场无功补偿设备备用容量，减少风电场建设与运维成 本。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明的电压控制方法流程图；
[0033] 图2是正常控制模式下转子电流限幅环节；
[0034] 图3是应急控制模式下转子电流限幅环节。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
[0036] 如图1所示，本发明的用于双馈风电场的分工况分模式电压控制方法，包括：
[0037] 步骤一：接收电网调度中心下发的双馈风电场并网PCC点电压参考值，并实 时采集双馈风电场并网PCC点实时电压
[0038] 步骤二：判断PCC点电压是否满屈
：，其中，Ud为电压允许波动 范围，若满足，则返回步骤一；若不满足，则进入下一步；
[0039] 步骤三：判断
r是否成立，其中，叫为电压允许波动阈值， 若成立，则双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式；否则，进入应急电压控制模 式。
[0040] 当双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式时，根据双馈风电场的装机 容量等比例分配系统无功需求量： _] Qiref= kX Qref (1)
[0042] 其中，Q11^为双馈机组i的无功可调容量预测值；Qraf为双馈风电场总的无功需求 量；至此，通过以上计算分析得到各双馈机组的无功功率参考值。通过双馈风电机组控制器 为各机组指定当前运行控制目标，实现对风电场无功电压的控制。
[0043] 当双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式时，依据风电场电压/无功 灵敏度信息，通过PI环节控制实现电压偏差与无功参考值之间的转换，得到双馈风电场无 功控制的偏差量A Q，则双馈风电场总的无功需求量Qraf为：
[0044] Qref= AQ+Qnea (2)
[0045] 其中，0_为PCC点测量到的当前无功输出量。
[0046] 为充分利用机组本身的无功可调容量，且不影响风电场的有功输出，可采取按等 比例的方式进行无功任务的分配。其中，比例系数k为：
[0049] 其中，QpJ3双馈风电场总的无功可调容量的预测值；Q 11^为双馈机组i的无功可 调容量预测值；η为双馈机组的总数。
[0050] 若Qraf > 0. 9Q _，则无功任务分配的比例系数k为0. 9,剩余的无功可由风电场配 备的无功补偿设备SVC或STATC0M承担，其中，SVC表示高压静态无功补偿装置，STATC0M表 不静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，又称 SVG) 〇
[0051] 如图1所示，当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保 护未动作时，转子侧变换器对风电机组定子侧有功和无功均进行解耦控制，此种应急电压 控制模式设置为应