一种新能源设备低电压穿越无功协同控制方法和系统与流程

本发明涉及低电压穿越无功控制领域，尤其涉及一种新能源设备低电压穿越无功协同控制方法和系统。

背景技术：

1、随着新能源设备总装机容量的不断扩大,具有低电压穿越能力(lvrt)已逐步成为风电场的要求。对于不同类型的新能源设备，当设备端电压跌落至一定门槛值，新能源设备需从正常控制模式切换到故障控制模式，且往往要求发出满足要求的无功电流和无功功率，以满足支撑电压要求，减轻系统安全风险。

2、然而，由于新能源设备单机容量小，单个新能源场站内往往有较多数量的新能源设备集群发电，此时新能源设备间的相互作用耦合加剧，考虑新能源设备的协同控制，尤其是故障穿越中的协同控制对于电网安全、稳定、经济运行具有重要意义。在协同控制中，无功协同控制占据重要地位。目前关于新能源场站无功协同控制的策略较为单一，通常只与电压跌落深度有关，但未考虑新能源设备在场站中的位置和拓扑结构、电网短路比的影响，从而导致低穿期间新能源的无功电流支撑后端电压变化不一。因此，需要一种综合考虑新能源设备拓扑结构和电路短路比的方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种新能源设备低电压穿越无功协同控制方法和系统，实现了更准确的新能源设备低电压穿越无功协同控制。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种新能源设备低电压穿越无功协同控制方法，包括：

3、获取新能源设备的初始电压和故障电压与新能源设备到电网的阻抗；

4、根据新能源设备的无功电流和新能源设备端电压的垂直关系，将所述故障电压作为低电压穿越控制前电压，将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压，结合所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗，得到所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流；

5、根据所述无功电流，控制所述新能源设备的无功功率输出。

6、可以理解的是，相较于现有技术，本发明提供的方法通过引入新能源设备到电网的阻抗，考虑了同场站不同新能源设备在场站中的位置和拓扑结构以及电网短路比的影响。根据新能源设备的无功电流和新能源设备端电压的垂直关系，得到低电压穿越控制后的无功电流，减轻新能源端电压的跌落，保证了网络拓扑薄弱处电压不会发生剧烈变化，避免了引起环流和局部振荡等失稳风险，提升电力系统的稳定性和安全性。

7、进一步地，所述新能源设备的无功电流和新能源设备端电压的垂直关系，具体为：

8、(iql,iri)2+(ut1,i+iql,ixl,i)2＝utl,i2

9、其中，iql,i为所述新能源设备的无功电流；ri为所述新能源设备到电网的阻抗中的电阻；xl,i为所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗；ut1,i为所述低电压穿越控制前电压；utl,i为新能源设备的目标电压。

10、进一步地，所述将所述故障电压作为低电压穿越控制前电压，将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压，结合所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗，得到所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流，具体为：

11、将所述故障电压作为低电压穿越控制前电压，将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压；

12、将所述低电压穿越控制后电压减去所述低电压穿越控制前电压，得到电压跌落差值；

13、将所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗的倒数作为电压跌落差值前电流系数；

14、根据所述电压跌落差值和所述电压跌落差值前电流系数，得到所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流。

15、进一步地，所述根据所述电压跌落差值和所述电压跌落差值前电流系数，得到所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流，具体公式为：

16、iql,i＝ki(ut0,i-ut1,i)

17、

18、其中，iql,i为所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流；ki为所述电压跌落差值前电流系数；ut0,i为所述低电压穿越控制后电压；ut1,i为低电压穿越控制前电压；xl,i为所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗。

19、可以理解的是，本发明提供的方法将新能源设备到电网的阻抗中的电抗的倒数作为电压跌落差值前电流系数，不仅考虑了同站不同新能源设备的拓扑差异，而且计算简单，能够快速得到新能源设备低电压穿越控制后的无功电流。

20、进一步地，所述将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压，具体包括：

21、将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压，若无功电流突变扰动超过预设值，则将第一电压作为低电压穿越控制后电压；其中，所述第一电压大于等于低电压穿越门槛值且小于初始电压。

22、可以理解的是，本发明提供的方法将初始电压作为低电压穿越控制后电压，确保新能源设备电压在低电压穿越控制时保持稳定。同时，为了预防无功电流突变对电网的影响，将大于等于低电压穿越门槛值且小于初始电压的第一电压也纳入考虑，提高电网的稳定性和可靠性，从而减少电网电压下降对新能源设备带来的影响。

23、相应地，本发明实施例还提供了一种新能源设备低电压穿越无功协同控制系统，包括：

24、数据获取模块，用于获取新能源设备的初始电压和故障电压与新能源设备到电网的阻抗；

25、无功电流计算模块，用于根据新能源设备的无功电流和新能源设备端电压的垂直关系，将所述故障电压作为低电压穿越控制前电压，将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压，结合所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗，得到所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流；

26、无功输出控制模块，用于根据所述无功电流，控制所述新能源设备的无功功率输出。

27、可以理解的是，相较于现有技术，本发明提供的系统能够考虑同站不同新能源设备的拓扑差异，结合新能源设备到电网的阻抗中的电抗，可使低电压穿越前和控制后各设备维持在原有电压水平，从而避免同一场站新能源设备端电压变化幅度大小不一，引发环流等风险，实现新能源设备低电压穿越无功协同控制，提升电力系统的稳定性和安全性。

28、进一步地，所述新能源设备的无功电流和新能源设备端电压的垂直关系，具体为：

29、(iql,iri)2+(ut1,i+iql,ixl,i)2＝utl,i2

30、其中，iql,i为所述新能源设备的无功电流；ri为所述新能源设备到电网的阻抗中的电阻；xl,i为所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗；ut1,i为所述低电压穿越控制前电压；utl,i为新能源设备的目标电压。

31、进一步地，所述无功电流计算模块，具体为：

32、控制前电压确定子模块，用于将所述故障电压作为低电压穿越控制前电压；

33、控制后电压确定子模块，用于将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压；

34、电压跌落差值计算子模块，用于将所述低电压穿越控制后电压减去所述低电压穿越控制前电压，得到电压跌落差值；

35、电流系数计算子模块，用于将所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗的倒数作为电压跌落差值前电流系数；

36、控制后无功电流计算子模块，用于根据所述电压跌落差值和所述电压跌落差值前电流系数，得到所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流。

37、进一步地，所述控制后无功电流计算子模块，具体公式为：

38、iql,i＝ki(ut0,i-ut1,i)

39、

40、其中，iql,i为所述新能源设备低电压穿越控制后的无功电流；ki为所述电压跌落差值前电流系数；ut0,i为所述低电压穿越控制后电压；ut1,i为低电压穿越控制前电压；xl,i为所述新能源设备到电网的阻抗中的电抗。

41、可以理解的是，本发明提供的系统将新能源设备到电网的阻抗中的电抗的倒数作为电压跌落差值前电流系数，不仅考虑了同站不同新能源设备的拓扑差异，而且计算简单，能够快速得到新能源设备低电压穿越控制后的无功电流。

42、进一步地，所述将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压，具体包括：

43、第一确定单元，用于将所述初始电压作为低电压穿越控制后电压；

44、第二确定单元，用于若无功电流突变扰动超过预设值，则将第一电压作为低电压穿越控制后电压；其中，所述第一电压大于等于低电压穿越门槛值且小于初始电压。

45、可以理解的是，本发明提供的系统将初始电压作为低电压穿越控制后电压，确保新能源设备电压在低电压穿越控制时保持稳定。同时，为了预防无功电流突变对电网的影响，将大于等于低电压穿越门槛值且小于初始电压的第一电压也纳入考虑，提高电网的稳定性和可靠性，从而减少电网电压下降对新能源设备带来的影响。