新能源电站故障紧急控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种新能源电站故障紧急控制方法，该方法通过采集电气信号信息，根据风电机组紧急控制逻辑，设定网侧变流器无功参考值控制信号，根据无功补偿装置紧急控制逻辑，设定无功补偿装置并网开关闸的开断信号，从而对新能源电站故障进行有效控制，增强新能源电站的低电压穿越能力，同时减轻故障恢复阶段的高电压现象，从而有效防御新能源电站连锁脱网事故的发生。
【专利说明】新能源电站故障紧急控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电站故障控制方法，具体是一种新能源电站故障紧急控制方法，属于新能源发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]具有随机性和间歇性特点的新能源并网将给系统的无功电压稳定运行带来较大影响。2011年中国西北、华北的大规模风电基地发生多起风电机组连锁脱网事故。这几起大面积风电脱网事故与风机的低电压穿越能力、高电压穿越能力、以及无功补偿装置的动作有关。虽然国家标准《风电场接入电力系统技术规定》已经要求风电机组具备低电压穿越能力，但由于风电机组的故障穿越时间有限，如果发生叠加扰动或故障，或风电场的无功源控制策略失当，同样有可能发生风电场的连锁脱网事故；此外，在故障暂态恢复过程中也有可能由于无功补偿装置的动作导致具备低电压穿越能力的风电场出现过电压现象从而引起风电机组脱网。
[0003]现有研究提出的无功补偿装置的切除策略主要有两种:(I)在电压跌落期间将无功补偿装置参考电纳置零；(2)检测到故障后电压恢复或发生过电压时由内部控制器切除无功补偿装置中的电容器组。由于储能元件的时滞问题和无功补偿装置的整组时间(无功补偿装置的采样、运算、指令发出以及开关分闸的固有时间)，这两种方法能否完全避开电压恢复后的暂态过电压仍值得进一步研究。并且现有研究缺乏能够针对连锁故障整体发展过程的应对策略。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种新能源电站故障紧急控制方法，该方法有效解决新能源基地中由单个电气设备故障引起的新能源发电设备(风电、光伏)连锁脱网问题，从而保证新能源基地稳定闻效运行。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种新能源电站故障紧急控制方法，其包括如下步骤:
[0006]( I)采集风电机组机端电压Uvpcc和撬棒保护信号Sra。—，采集新能源基地内无功补偿装直并网点电压Usvcpcx ；
[0007](2)根据风电机组紧急控制逻辑，设定网侧变流器无功参考值控制信号QMf，风电机组紧急控制逻辑为:设定网侧变流器参与无功支撑的低电压投入值Ugsanin和高电压退出值Ugscmax,设定其无功输出限幅环节Qesemax=UwpcJesanax，其中Iesanax采用网侧变流器过流保护限值；当 Scrabm=I (Crowbar 投入)且 UwpecXUgseniin 时，设定 Qraf=UwpeeIesc, Igsc 为网侧变流器额定电流，此时，网侧变流器向系统提供无功支撑；当电压变化值dUwpcx/dt为正，且UwpJUgsanax时，设定QMf=0，此时网侧变流器重新维持直流电压稳定，不再提供无功支撑；
[0008](3)根据无功补偿装置紧急控制逻辑，设定无功补偿装置并网开关闸的开断信号，无功补偿装置紧急控制逻辑为:设定无功补偿装置切除电压Usvailin，根据专家经验，设定Usvcmin=0.5 ;设定无功补偿装置重投电压下限Usvcmin2和重投电压上限Usvcmax,此处设定是保证无功补偿装置重新投入时系统处于正常状态；当Ustcp JUsvaiin时，延时tSTC1断开并网开关闸，tSTC1应当略小于风电场送出线路保护设置的故障切除时间以保证无功补偿装置在无功支撑能力的充分利用；已切除无功补偿装置根据并网点电压调整参考电纳；故障切除后，经过延时tSVC2，检测并网点电压，当USTCniin2〈USVCpcx〈USVQliax时，闭合并网开关闸，否则继续等待tSVC2, tSVC2应当足够避开暂态过电压；当并网完成后，按照常规无功电压控制方法对网络的无功电压进行调整。
[0009]本方法可以增强新能源电站的低电压穿越能力，同时减轻故障恢复阶段的高电压现象，从而有效防御新能源电站连锁脱网事故的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0011]图1为本发明新能源电站故障紧急控制方法流程图。
[0012]图2为含新能源的电力系统拓扑图。
[0013]图3为采用紧急控制策略和未采用时第一个新能源电站并网点电压情况效果对比图。
[0014]图4为采用紧急控制策略和未采用时第二个新能源电站并网点电压情况效果对比图。
[0015]图5为采用紧急控制策略和未采用时第三个新能源电站并网点电压情况效果对比图。
[0016]图6为采用紧急控制策略和未采用时第四个新能源电站并网点电压情况效果对比图。
【具体实施方式】
[0017]以某地区含新能源的电力系统为例，该地区电网结构和基本数据如图2所示。风电场群均由额定容量为5MW双馈风电机组组成。为了提高电压稳定性和补偿风电送出所需无功，在风电场升压变压器35kV侧加装了无功补偿装置，其中风电场群I和4中为SVC，风电场群2和3中为固定电容器，容量为风电机组装机容量的25%~50%。并在汇集站B230母线处安装容量为IOOMvar的固定电容器。新能源电站保护设定如表1所示。
[0018]表1新能源电站低电压/高电压保护设定
新能源电低电压穿越能力高电压穿越能力
_^__(电乐判定)__C电压判定)_
风电场群 nc:
,,<0.6直ft切除
1-1
「 ?--1'! !SSSnf
[0019]12>1.2 保持并网 0.1s
风电场群2 符合国家标准 _
ra*+,#3^>1.1 保持并网 4S~
晴滕3___>1.2保持并网1S
光伏电站 <0.6直接a除_>1.1直接切除
[0020]新能源电站故障紧急控制方法步骤如下:[0021 ] ( I)采集风电机组机端电压Uwpcx和撬棒保护信号Sra。—，采集新能源基地内无功补偿装直并网点电压Usvcpcx ；
[0022](2)根据风电机组紧急控制逻辑，设定网侧变流器无功参考值控制信号QMf，风电机组紧急控制逻辑为:设定网侧变流器参与无功支撑的低电压投入值Ugsanin和高电压退出值Ugscmax,设定其无功输出限幅环节Qesemax=UwpcJesanax，其中Iesanax采用网侧变流器过流保护限值；当 Scrabm=I (Crowbar 投入)且 UwpecXUgseniin 时，设定 Qraf=UwpeeIesc, Igsc 为网侧变流器额定电流，此时，网侧变流器向系统提供无功支撑；当电压变化值dUwpcx/dt为正，且UwpJUgsanax时，设定QMf=0，此时网侧变流器重新维持直流电压稳定，不再提供无功支撑；
[0023](3)根据无功补偿装置紧急控制逻辑，设定无功补偿装置并网开关闸的开断信号，无功补偿装置紧急控制逻辑为:设定无功补偿装置切除电压USVMn，设定无功补偿装置重投电压下限Usvcmin2和重投电压上限Usvcmax，此处设定是保证无功补偿装置重新投入时系统处于正常状态；当UsvcpJUsvcmin时,延时tsva断开并网开关闸，tsva应当略小于风电场送出线路保护设置的故障切除时间以保证无功补偿装置在无功支撑能力的充分利用；已切除无功补偿装置根据并网点电压调整参考电纳；故障切除后，经过延时tSVC2，检测并网点电压，当UsVCmin2 <USVCpcc<USVCmax时，闭合并网开关闸，否则继续等待tSTC2, tsvc2应当足够避开暂态过电压；当并网完成后，按照常规无功电压控制方法对网络的无功电压进行调整。[0024]其流程如图1所示，算例中控制策略的各设定值为:
[0025]Ugscmin-0.6，Ugscmax-0.9，Usvcmin-0.5，Usvcmin2-0.9，Usvcmax-L 05，tsvcl-80ms，tSVC2-700ms。
[0026]图3-6是采用本发明所提紧急控制策略后四个新能源电站并网点电压情况。各点在故障期间最低电压有不同程度的提高，故障切除后的过电压过程有明显降低，0.7s内所有并网点电压恢复稳定到正常范围以内。采用本发明所提紧急控制策略和未采用时的电压变化情况对比结果详见表2。
[0027]表2各主要节点电压情况对比
【权利要求】
1.一种新能源电站故障紧急控制方法，其特征在于包括如下步骤: (1)采集风电机组机端电压Uwpcc和撬棒保护信号sra。—，采集新能源基地内无功补偿装置并网点电压 UsVCpcc ; (2)根据风电机组紧急控制逻辑，设定网侧变流器无功参考值控制信号QMf，风电机组紧急控制逻辑为:设定网侧变流器参与无功支撑的低电压投入值Ugsanin和高电压退出值Ugscmax,设定其无功输出限幅环节，其中Iesaiiax采用网侧变流器过流保护限值；当Scratto=HUUgsanin时，设定Qd=UwpcJesc, Iesc为网侧变流器额定电流，此时，网侧变流器向系统提供无功支撑；当电压变化值dUdt为正，且UwpJUgsemax时，设定QMf=0，此时网侧变流器重新维持直流电压稳定，不再提供无功支撑； (3)根据无功补偿装置紧急控制逻辑，设定无功补偿装置并网开关闸的开断信号，无功补偿装置紧急控制逻辑为:设定无功补偿装置切除电压Usvaiin，设定无功补偿装置重投电压下限 Usvcmin2 和重投电压上限 UsVCmax ; Usvcpcc〈UsvCmin 时，延时tsra断开并网开关闸，tsra应当小于风电场送出线路保护设置的故障切除时间以保证无功补偿装置在无功支撑能力的充分利用；已切除无功补偿装置根据并网点电压调整参考电纳；故障切除后，经过延时tSVC2，检测并网点电压，当 UsVCmin2〈UsvCpcc〈UsvCmax 时，闭合并网开关闸，否则继续等待tSTC2，tSVC2应当足够避开暂态过电压；当并网完成后，按照常规无功电压控制方法对网络的无功电压进行调整。
2.根据权利要求1所述的新能源电站故障紧急控制方法，其特征在于:所述UsVCmin-O- 5。
【文档编号】H02J3/18GK103501002SQ201310477484
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】王 琦, 汤奕 申请人:王 琦