[發明專利]利用雙饋發電機實現風電機組高電壓穿越的方法及其系統

有效

• 申請號: 201110305402.9
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN102355009A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 潘磊;原美琳;汪正軍;徐佳園;張憲平
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02P9/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本發明涉及一種風力發電技術領域，特別是涉及一種利用雙饋發電機實現風電機組高電壓穿越的方法及其系統。

背景技術

風能是隨機不可控制的，因而風電機組輸出的功率和電壓也是隨機波動的。隨著我國單臺風電機組容量的擴大和總裝機容量在國家電網中所占比例的升高，造成風電機組并網運行時對電網的影響范圍從局部逐漸擴大，并且影響程度也在加深。

鑒于此背景，國家電網公司對風電機組的運行能力提出了高電壓穿越的要求，即風電場并網點電壓在0.9-1.3倍額定電壓(含邊界值)范圍內時，場內并網機組應能正常連續運行。但是對于風電機組內部所有電氣零部件，其能夠承受的工作電壓范圍通常為0.9-1.1倍額定電壓。

對于這一問題，有兩種解決方案：一種是提高風電機組內部所有電氣零部件的工作電壓水平，另一種是采取一定措施，將風電場并網點電壓控制到0.9-1.1倍額定電壓之間。對于實際運行的風電場，上述兩種方案存在以下缺陷：

第一種：提高電氣設備工作電壓降大大增加電氣設備的成本，從而增加了機組本身的運行成本。另一方面，如果對風電機組內部電氣設備進行更換，更換為可以承受1.3倍額定電壓的電氣設備，將耗費大量的人力和財力。

第二種：傳統的風電場并網點電壓控制方法是，通過投放SVC和SVG等無功調節設備進行并網點電壓的調節，但是此類設備成本較高，且較難實現動態的投放，不利于風電場并網點電壓的動態協調控制。另一方面，風電場與電網密切相連，由于受大電網運行的影響，很難有效的改變風電場并網點的電壓。

由此可見，如何能創設一種可實現高電壓穿越要求，同時利于動態協調控制，并利于控制成本的新的利用雙饋發電機實現風電機組高電壓穿越的方法及其系統，實屬當前重要研發課題之一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用雙饋發電機實現風電機組高電壓穿越的方法及其系統，使其可實現高電壓穿越要求，同時利于動態協調控制，并利于控制成本。

為解決上述技術問題，本發明一種利用雙饋發電機實現風電機組高電壓穿越的方法，包括以下步驟：A.實時監測風電機組的機端電壓U_f、無功功率Q_f、有功功率P_f；B.當機端電壓U_f超過額定電壓U_ref的1.1倍時，計算無功功率指令Q_OUT；C.根據Q_OUT控制雙饋發電機輸出相應的感性無功功率。

作為進一步改進，所述的步驟B包括：B1.根據U_f與1.1倍U_ref之差，處理得到此時需要雙饋電機輸出的感性無功功率Q_PI；B2.根據機組的視在功率S_f和有功功率P_f，計算此時雙饋發電機的無功功率輸出余量Q_MAX，計算公式為：QMAX=Sf2-Pf2;]]>B3.當Q_PI≤Q_MAX時，Q_OUT＝Q_PI；B4.當Q_PI＞Q_MAX時，Q_OUT＝Q_MAX。

所述的Q_PI由PI調節器處理得到，所述的Q_OUT由PI調節器輸出。

所述步驟A由電能質量模塊進行實時監測，并同時將監測到的參數傳遞給機組主控PLC；所述步驟B由機組主控PLC對電能質量模塊傳遞過來的參數進行判斷和計算；所述步驟C由風電變流器接收無功指令，并驅動雙饋發電機按照指令輸出相應的無功功率。