风电场无功功率控制方法及系统的制作方法_2

文档序号:9930683阅读:来源:国知局
属于所述调节死区,不进行无功功率补偿。
[0019] 在一个实施例中,所述AVC子站包括:计算单元,用于计算所述风电场内的各个风 电机组可补偿的无功功率;控制单元,用于控制各个风电机组按照其可补偿的无功功率进 行无功功率的增发。
[0020] 在一个实施例中,所述AVC子站包括:调节单元,用于在控制所述风电场内的风电 机组增发无功功率以替换所述无功补偿设备的无功出力之后,对所述无功补偿设备进行比 例积分调节,减少所述风电场的当前并网点电压与目标并网点电压的差值,其中所述差值 由风电场本身的无功损耗导致。
[0021] 通过本发明的风电场无功功率控制方法及系统,风电机组和无功补偿设备协调工 作,进行无功功率的分配控制,充分利用和协调风电场的无功能力,使得风电场并网点电压 (即PCC电压)可以自动跟踪目标电压以满足电网需求,且稳定风电场内部各节点的电压。 并且,以调节速度快的无功补偿设备优先动作,迅速满足响应要求;当并网点电压稳定后 (即达到目标无功),增发风电机组的无功功率,从而替换无功补偿设备无功出力,为无功 补偿设备提供更多的裕量,以利于下一次的快速跟进(即下一次无功功率控制)。
【附图说明】
[0022] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0023] 图1是本发明实施例的风电场无功功率控制方法的流程图;
[0024] 图2是本发明实施例的SVG工作原理图;
[0025] 图3是本发明一实施例的风电场无功功率控制系统的结构示意图;
[0026] 图4是本发明另一实施例的风电场无功功率控制系统的结构示意图;
[0027] 图5是本发明实施例的系统简化模型示意图;
[0028] 图6是本发明实施例的预设电压区间划分及对应的具体操作示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例,都属于本发明的保护范围。
[0030] 静态同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称为 STATC0M,也称为 SVG)和静止无功补偿器(Static Var Compensator,简称为SVC)相比拥有调节速度更快、 调节范围更广、欠压条件下的无功调节能力更强的优点,同时谐波含量和占地面积都大大 减小。所以,SVG的应用范围更广。
[0031] 基于SVG的上述优点,本发明实施例提供了一种风电场无功功率控制方法,其中 的无功补偿设备优选地是SVG。
[0032] 图1是本发明实施例的风电场无功功率控制方法的流程图。如图1所示,该方法 包括如下步骤:
[0033] 步骤S101,AVC子站获取风电场的目标无功功率,根据目标无功功率向无功补偿 设备发送无功调节指令;
[0034] 步骤S102,无功补偿设备根据无功补偿设备的工作方式进行无功功率补偿;
[0035] 步骤S103, AVC子站检测到风电场的无功功率达到目标无功功率后,控制风电场 内的风电机组增发无功功率,以替换无功补偿设备的无功出力。
[0036] 通过本发明实施例的风电场无功功率控制方法,风电机组和无功补偿设备协调工 作,进行无功功率的分配控制,充分利用和协调风电场的无功能力,使得风电场并网点电压 (即PCC电压)可以自动跟踪目标电压以满足电网需求,且稳定风电场内部各节点的电压。 并且,以调节速度快的无功补偿设备优先动作,迅速满足响应要求;当并网点电压稳定后 (即达到目标无功),增发风电机组的无功功率,从而替换无功补偿设备无功出力,为无功 补偿设备提供更多的裕量,以利于下一次的快速跟进(即下一次无功功率控制)。
[0037] 可以理解为进行了二次分配,第一次分配优先考虑无功补偿设备进行无功补偿, 如果超过其预设容量,则使用风电机组配合无功补偿设备进行无功补偿,直到达到目标无 功;第二次分配是在风电场并网点电压跟踪目标电压的基础上,增发风电机组无功,替换无 功补偿设备无功出力(无功补偿设备在并网点电压稳定后,即电压恒定,不会继续输出无 功),使得下次无功补偿时无功补偿设备能够快速响应。上述的并网点电压可以是高压侧母 线电压。
[0038] 在一个实施例中,步骤S101中AVC子站获取风电场的目标无功功率可以通过以下 方式实现:(l)AVC子站接收AVC主站下发的无功功率指令,从无功功率指令中获取目标无 功功率;或者,⑵AVC子站接收AVC主站下发的电压指令,根据电压指令中携带的目标并网 点电压计算目标无功功率。
[0039] 本实施例中,当AVC主站下发无功功率指令Q时,不需要进行系统电抗计算及系统 无功预测,直接进行无功功率的分配,即风电场目标无功Q ta_= Q。当AVC主站下发电压 指令(即风电场母线电压指令V)时,需计算出系统电抗,进而计算出风电场等效的目标无 功Q ta_t。在实际应用中,AVC主站为了更好地管理地区电压,一般下发母线电压指令。
[0040] 在一个实施例中,在步骤S101中AVC子站根据目标无功功率向无功补偿设备发送 无功调节指令可以包括:AVC子站判断目标无功功率是否超过预设无功功率,其中,预设无 功功率小于无功补偿设备的额定容量;以及AVC子站向无功补偿设备发送包含判断结果的 无功调节指令。例如,预设无功功率可以设定为额定容量的95%。
[0041] 步骤S102无功补偿设备根据所述无功补偿设备的工作方式进行无功功率补偿可 以包括:无功补偿设备接收包含判断结果的无功调节指令;如果判断结果为目标无功功率 未超过预设无功功率,则无功补偿设备根据无功补偿设备的工作方式进行无功功率补偿, 使风电场的无功功率达到目标无功功率;如果判断结果为目标无功功率超过预设无功功 率,则无功补偿设备根据无功补偿设备的工作方式进行无功功率补偿,输出预设无功功率。
[0042] 在无功补偿设备根据无功补偿设备的工作方式进行无功功率补偿,输出预设无功 功率之后,还包括:AVC子站根据风电场内的风电机组的无功上下限,将剩余的目标无功功 率分配给风电机组输出。
[0043] 本实施例中,获得风电场目标无功功率后,优先考虑使用无功补偿设备(无功补 偿设备)进行无功补偿。如果无功补偿设备的容量满足需求,将目标无功功率都分配给无 功补偿设备,不在风电机组间分配;如果无功补偿设备的容量不能满足需求,先给无功补偿 设备分配其最大容量(例如,额定容量的95%)的无功功率,然后再将剩余无功功率在各个 风电机组间进行分配,在风电机组间分配时,需要考虑风电机组的机组无功上下限。本实施 例给无功补偿设备留有一定的无功裕度,避免了无功补偿设备负担过重。
[0044] SVG的工作原理如图2所示,1^为无功补偿设备与系统连接处的系统电压有效值, U 2为逆变器输出电压有效值。在理想状态下,首先将U 1与U2同步,然后通过控制U 2的幅值, 控制1]2与1^的电压差,以达到调节无功补偿设备无功输出的目的。当U 2> 1^时,无功补偿 设备处于超前运行状态,发出无功功率;当U2< U :时,无功补偿设备处于滞后运行状态,吸 收无功功率;当U2= U :时,无功补偿设备与系统不交换无功功率。通过发出或吸收无功功 率,最终达到调整系统电压仏的目的。
[0045] 在一个实施例中,无功补偿设备根据无功补偿设备的工作方式进行无功功率补偿 可以包括:当无功补偿设备单独运行时,无功补偿设备输出无功功率,使风电场的并网点电 压维持在预设范围内,预设范围可以是风电场的额定并网点电压的-3%至7%。当无功补 偿设备需要与调度(即AVC子站)配合时,无功补偿设备按照当前并网点电压与预设电压 的大小关系进行无功功率补偿。
[0046] 上述预设电压包括:第一电压值、第二电压值、第三电压值、第四电压值和调节死 区,其中,第一电压值〉第二电压值〉第三电压值〉第四电压值〉调节死区的上限。例如, 第一电压值可以为l.〇7p.u. (p.u.为标么值,表示额定值的倍数,此处,表示额定并网点电 压的倍数),第二电压值可以为1. 〇6p. u.,第三电压值可以为1. Op. u.,第四电压值可以为 0. 97p. u.,调节死区可以为±0.0 lp. u.。
[0047] 无功补偿设备按照当前并网点电压与预设电压的大小关系进行无功功率补偿可 以通过以下步骤实现:
[0048] AVC子站检测当前并网点电压。AVC子站每隔一定时间(例如10分钟)主动监测 电压、无功等参数。
[0049] 如果当前并网点电压属于[第二电压值,第一电压值)或(第四电压值,第三电压 值],无功补偿设备将风电场的并网点电压调节到(第三电压值,第二电压值)区间内;
[0050] 如果当前并网点电压属于(第三电压值,第二电压值),无功补偿设备按照无功调 节指令输出无功功率,使风电场的无功功率达到目标无功功率;
[0051] 如果当前并
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