专利名称：一种风电场远控故障时风机无功调节方法
技术领域：
本发明涉及无功调节方法领域，具体地，涉及一种风电场远控故障时风机无功调节方法。
背景技术：
据初步统计，2011年中 国新增风电装机容量接近1800万千瓦，总装机容量达到6500万千瓦，中国已经是世界上风电设备制造大国和风电装机容量最多的国家，成为名副其实的风电大国。随着风电在电网容量中的比例的不断增加，这不仅在客观上要求风力发电机组在电网出现故障时能提供无功支持，还出现了电能质量、电压问题，以及大规模的风电电源引起电网不稳定性等问题。而我国风资源分布的不均衡性，使我国必将对风机的电能质量和对电网的无功支撑提出更高的要求。我国2012年初国家电网颁布正式的《风电场接入电力系统技术规范》中有关风电场无功补偿规定中提到“风电场要充分利用风电机组的无功容量及其调节能力；当风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要时，应在风电场集中加装适当容量的无功补偿装置，必要时加装动态无功补偿装置。”且无功容量也做了规定。现为提高并网能力，电网要求风电场配置无功补偿装置，目前最为有效的无功补偿装置是SVG。风电场内风电机组本身具有无功功率调节能力，在国内相关科研机构、大中院校以及风电制造企业，对利用风电机组调节风电场无功功率的研究多数尚还停留在试验仿真阶段，真正的应用在实际风场的系统还很少。风电场利用风电机组进行整场的无功调节，单台风机作为调节功能的元素组成部分，以整场调节作为目标，这样就形成了以整场无功或并网点电压稳定特性为全局控制目标，在风机自身性能特性条件下发挥风机作为无功源的调节作用。现有模式下，以风机作为无功源进行无功调节存在以下缺陷和不足，风电场无功调节是建立在原有光纤环网通讯正常的基础，来调配所有风机的无功输出能力。远控故障如当中控服务器死机或当风场光纤环网通讯故障时，风机自身无功调节将失去整场的调节目标，无功调配的失衡将导致风电场并网电压的波动或引起不必要的振荡，甚至导致风电场电网系统的崩溃。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种风电场远控故障时风机无功调节方法，能够保证在远控故障条件下风电场母线电压的稳定，维持电网的稳定。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种风电场远控故障时风机无功调节方法，包括远控故障的判断机制、远控故障发生触发远控与单机模式的转换机制、单机无功调节模式的调用机制，各机制的执行是在一定的时间顺序下依次触发的；其中，单机无功调节模式为设定风电场内每单台风机有功功率-无功功率关系曲线；按照该曲线的变化规律进行单机无功调节；其中，每单台风机有功功率-无功功率关系曲线是根据远控正常时风机在整场调节模式下，单机长期的运行记录数据分析得到的。进一步地，所述远控故障的判断机制含有远控故障判断条件及中控与风机的软件握手机制。进一步地，所述每单台风机有功功率-无功功率关系曲线，其横轴为风机有功功率，纵轴是风机无功功率；曲线 的获取首先是得到OFFSET穿越点0’，所述0’所在区域是在机组特殊的有功功率穿越区域，所述0’为风电场风机运行的感性无功、所有箱变和主变所用感性无功与风场线路自身的容性无功平衡点；当风机有功功率低于0’以下值条件下，风机输出无功值为负值，即风机根据曲线变化规律输出感性无功功率；当风机有功功率高于0’以上值条件下，风机输出无功值为正值，即风机根据曲线变化规律输出容性无功功率。进一步地，所述每单台风机有功功率-无功功率关系曲线分为多个变化段。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点I、由于本发明在传统的风电场无功调节的基础上，考虑了远控故障时，单台风机无功不可调配的恶略情况，因此避免远控故障状态下风机无功可能对风场电网，风场无功补偿设备和变电站其他设备带来的不利影响，在风电场远控故障发生直到故障消除时间段内，风电机组能维持风电场无功需求和调配基本平衡，满足风电场无功调节目标误差的要求。2、由于是一个软件方法，因此不局限于某种控制机或风机主控设备，也不局限于某一特定的软件编程环境。该方法的通用性，可以适用于风机制造行业软硬件各异的不同条件和环境。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图I为本发明风电场远控故障时风机无功调节方法的曲线图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的一种风电场远控故障时风机无功调节方法，包括远控故障的判断机制、远控故障发生触发远控与单机模式的转换机制、单机无功调节模式的调用机制，所述远控故障的判断机制含有远控故障判断条件及中控与风机的软件握手机制；所述远控故障发生导致远控与单机模式的转换机制是用来保障系统无功调节波动，所述单机无功调节模式的调用机制是具体单机无功调节的实现，各机制的执行是在一定的时间顺序下依次触发的。其中，具体单机无功调节的方法如下如图I所示，设定风电场内每单台风机有功功率-无功功率关系曲线，该曲线分为四段(可以更多)它们是-X -BB’曲线、BB’ -0’曲线、0’ -CC曲线和CC’ -DD’曲线。其中，横轴为风机有功，纵轴是风机无功。在风电机组参与风电场无功调节的情况下，风电机组不必保障单机的功率因数。曲线的获取首先是得到OFFSET穿越点0’，所述0’所在区域是在机组特殊的有功功率穿越区域，是在风机有功功率到达0’点左右时，风电场整体需求能自给自足，风电场风机运行的感性无功、所有箱变和主变所用感性无功与风场线路自身的容性无功平衡点。在无功功率平衡点纵轴风机无功根据风机在风场不同线路和不同的地理风况做出偏差调整。风机有功P低于0’以下值条件下，风机输出无功值为负值，即风机输出感性无功功率。风机输出有功功率在00’段内风电场线路上的容性无功功率处于富余状态，其中在有功功率B0’范围内按照恒功率因数风机进行无功输出；在OB阶段，风机输出按照抛物线形式输出，具体函数关系各台风机在风场不同线路和不同的地理风况做出偏差调整。风机有功P高于0’以上值条件下， 风机输出无功值为正值，即风机输出容性无功功率。风机输出有功功率在D0’段内风电场线路上的容性无功功率处于不足状态，其中在有功功率CO’范围内按照恒功率因数风机进行无功输出；在DC阶段，风机输出按照抛物线形式输出，具体函数关系各台风机在风场不同线路和不同的地理风况做出偏差调整。本发明工作时，风场内每单台风机有功功率-无功功率曲线设定关系曲线，是根据风电场远控正常条件下长期的运行记录数据分析得到的，是在参考风机在整场调节模式下单机运行数据，进行数学分析基础上得出的结论。各台风机有功-无功曲线设定都不尽相同，因各台风机所在风场电气拓扑图的位置和风机所在地理位置风况均有差异，风电机按照该方法进行无功输出能控制整个风电场主变高压侧无功稳定在设定值的5%上下误差范围内。上述各实施例中，各分段的曲线参数、分段数量、风机无功和有功极大值，在本发明技术方案的基础上，对个别参数进行的改变和修改，不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种风电场远控故障时风机无功调节方法，其特征在于，包括远控故障的判断机制、远控故障发生触发远控与单机模式的转换机制、单机无功调节模式的调用机制，各机制的执行是在一定的时间顺序下依次触发的； 其中，单机无功调节模式为设定风电场内每单台风机有功功率-无功功率关系曲线；按照该曲线的变化规律进行单机无功调节； 其中，每单台风机有功功率-无功功率关系曲线是根据远控正常时风机在整场调节模式下，单机长期的运行记录数据分析得到的。
2.根据权利要求I所述的风电场远控故障时风机无功调节方法，其特征在于，所述远控故障的判断机制含有远控故障判断条件及中控与风机的软件握手机制。
3.根据权利要求I或2所述的风电场远控故障时风机无功调节方法，其特征在于，所述每单台风机有功功率-无功功率关系曲线，其横轴为风机有功功率，纵轴是风机无功功率；曲线的获取首先是得到OFFSET穿越点0’，所述O’所在区域是在机组特殊的有功功率穿越区域，所述O’为风电场风机运行的感性无功、所有箱变和主变所用感性无功与风场线路自身的容性无功平衡点； 当风机有功功率低于O’以下值条件下，风机输出无功值为负值，即风机根据曲线变化规律输出感性无功功率； 当风机有功功率高于O’以上值条件下，风机输出无功值为正值，即风机根据曲线变化规律输出容性无功功率。
4.根据权利要求3所述的风电场远控故障时风机无功调节方法，其特征在于，所述每单台风机有功功率-无功功率关系曲线分为多个变化段。
全文摘要
本发明公开了一种风电场远控故障时风机无功调节方法，包括远控故障的判断机制、远控故障发生触发远控与单机模式的转换机制、单机无功调节模式的调用机制，各机制的执行是在一定的时间顺序下依次触发的；其中，单机无功调节模式为设定风电场内每单台风机有功功率-无功功率关系曲线；按照该曲线的变化规律进行单机无功调节；其中，每单台风机有功功率-无功功率关系曲线是根据远控正常时风机在整场调节模式下，单机长期的运行记录数据分析得到的。本发明具有良好的远控故障态时无功支撑能力，能够保证在远控故障条件下风电场母线电压的稳定，维持电网的稳定。
文档编号H02J3/16GK102769293SQ20121026558
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者李宝金, 赵广宇, 黄涛 申请人:国电联合动力技术有限公司