[發明專利]風電場無功功率控制方法

有效

• 申請號: 201110297938.0
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102354992A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 連倩;崔彥波;王曉峰;奚志江;蘇亞楠;劉靜芳
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明涉及一種風電場無功功率控制方法，屬于電力系統發電技術領域。

背景技術

近幾年來，風力發電作為最具規模化開發和商業化發展前景的新能源技術之一，以一種前所未有的速度迅猛發展。風力發電接入電網給電力系統帶來了很多問題，其中電壓無功問題就是最突出的問題之一。

隨著風電機組技術的不斷發展，變速恒頻風電機組逐漸成為風電場的主流機型，主要包括雙饋式異步風電機組和直驅式永磁同步風電機組。變速恒頻風電技術實現了有功功率、無功功率的解耦控制，可以獨立調節發電機的有功功率和無功功率，變速恒頻風電機組可以作為風電場的重要無功源。但是，受風機變流器發熱的限制，風電機組并不能在宣稱的功率因數范圍內長期提供對應的無功功率。實際運行中，風電機組基本未參與無功功率調節，導致大容量的低成本無功功率容量閑置。

風電場一般都配備了無功功率補償設備，其中靜止型動態無功補償器(簡稱SVC)和靜止型動態無功發生器(SVG)目前應用最為廣泛。SVC、SVG可以運行在恒電壓的控制模式，控制風電場并網點電壓恒定。但是，在分多期建設的風電場中，常常出現多個SVC、SVG并存的情況，由于多個無功功率補償設備各自為政，缺乏協調，調節時極易出現電壓振蕩。而且，動態無功功率補償設備在系統故障導致的低電壓穿越過程中大量發出無功，導致故障消除后系統電壓過高，風電機組因系統過電壓保護動作而脫網。

此外，現有風電場中無功功率控制與有功功率控制各自為政，相互之間未建立協調關系。

發明內容

為解決現有技術存在的以上問題，本發明提出了一種風電場無功功率控制方法，實現風電場多個無功功率補償設備和風電機組間的無功功率協調控制；根據風電場并網點的無功功率需求對風電場的無功功率統一規劃，在風電場的無功源間進行無功功率分配；一方面充分發揮變速恒頻風電機組的無功功率調節能力，另一方面對多個無功功率補償設備進行協調控制，使得風電場并網點的無功功率輸出滿足系統負荷的變化，維持風電場并網點電壓穩定，改善風電場對接入電網的影響。

本發明具體采用以下技術方案：

一種風電場無功功率控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

(1)根據風電場并網點的三相電流和三相電壓實時采集數據進行風電場接入電網系統故障判別，當系統發生故障時閉鎖無功功率調節，返回步驟(1)，否則進入步驟(2)；

(2)計算風電場并網點實時電壓U_mea與并網點目標電壓U_target的差值的絕對值ΔU，ΔU＝|U_mea-U_target|，如果ΔU大于電壓調節死區設定值則進入步驟(3)，否則返回步驟(1)；

(3)計算每條集電線路上的風電機組的實發無功功率和無功功率損耗，所有集電線路的無功功率損耗和；

(4)計算風電場并網點目標電壓U_target對應的無功功率Q_u；

(5)計算風電場目標無功功率Q_target，Q_target＝Q_u+Q_all-Q_mea，其中Q_all為所有正常運行的無功功率補償設備和風電機組的實發無功功率，Q_mea是風電場并網點的無功功率采集值；

(6)根據無功功率補償設備和風電機組的有效無功功率容量與風電場目標無功功率Q_target的關系采取預先設定的不同的分配方法在無功功率補償設備和風電機組間進行無功功率分配；

(7)根據風電場目標無功功率Q_target在無功功率補償設備和風電機組間分配的結果向無功功率補償設備和風電機組發出無功控制指令；

(8)等待無功功率補償設備和風電機組接收到控制指令并執行指令動作完成后，返回步驟(1)。

本發明的有益效果如下：

1)本控制方法根據風電場的無功功率需求對多個無功源統一規劃，實現了無功功率補償設備和風電機組的協調控制，避免了調節的振蕩；

2)當風電場的無功功率容量不足以維持并網點電壓時，給出提示信號，限制風電場并網有功功率值，以減少風電場的無功功率需求來保證并網點電壓穩定合格，提高電網的電壓穩定水平；