[發明專利]一種區域風電場動態無功聯合補償系統和方法

有效

• 申請號: 201110319596.8
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102354986A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 徐佳園;紀國瑞;潘磊;秦明;孫黎翔
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 岳亞

技術領域

本發明涉及風電技術領域，尤其涉及一種區域風電場動態無功聯合補償系統和方法。

背景技術

隨著經濟和社會關系的發展，人類對能源的需求越來越大。利用風力發電可以減少煤炭、石油等常規能源的依賴，從而減少環境污染，對改善能源結構并實現低碳發展具有重要意義。所以近年來風力發電不斷地發展，其在電力系統中所占比重也越來越大。

但是由于風能是隨機和不可控的，風電機組發出的電能是波動和隨機的，必然引起風電機組的電壓波動和閃變。由風的隨機性，風電場的輸出負荷是一個變化頻繁的負荷，對相對穩定的電力系統來說是一個干擾源，風電場并網后會對電力系統產生沖擊影響，以及電能質量問題。另外，風電集中的區域的電壓大范圍波動問題十分突出，給系統電壓調節帶來較大的壓力。風力發電機組如果不具備低電壓穿越功能在電網發故障時則可能引發大量風電機組脫網，使電力系統潮流發生變化對電網的運行造成嚴重的影響。

雖然每個風電場都配置了一定容量的無功功率補償裝置，風電場的隨機性和波動性可以由無功補償裝置快速調節，但是風電在電網系統中所占比例越大，對于風電場的無功容量及控制要求也就越高。目前風電場電壓控制仍有大部分采用升壓站出口功率因數為1，不與系統進行無功功率交換為控制原則。這存在很大的問題，不能保證風電場升壓站電壓在合理的范圍以內，從而降低了電網電壓穩定裕度。因此需要改變控制策略，要求風電場按照升壓母線電壓進行無功出力調速，在系統電壓低時向系統發出無功，在系統電壓高時，從系統吸收無功。

基于上述原因許多風電場開始著力開發風電場無功補償功能，但是對于電網來說風電場只是接入電網的一個點，而整個系統是相互連接的，只有對整個風電區域電力系統電壓進行無功聯合補償，才能更好地維持電網電壓穩定。所以建立一整套區域風電場動態無功聯合補償系統是非常有意義的。

發明內容

本發明的目的在于提出一種區域風電場動態無功聯合補償系統和方法，能夠根據不同并網結點電壓計算出各風電場對系統進行無功補償的量，實現區域風電場無功聯合補償。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種區域風電場動態無功聯合補償系統，包括風電場并網點狀態讀取模塊、風電場狀態讀取模塊、風電場無功指令計算模塊和風電場無功分配策略模塊，風電場并網點狀態讀取模塊和風電場狀態讀取模塊分別與各個風電場連接，風電場并網點狀態讀取模塊和風電場狀態讀取模塊分別與風電場無功指令計算模塊連接，風電場無功指令計算模塊與風電場無功分配策略模塊連接，風電場無功分配策略模塊與各個風電場連接，

其中，風電場并網點狀態讀取模塊用于讀取各個風電場并網點的電壓值；

風電場狀態讀取模塊用于讀取各個風電場的狀態信息；

風電場無功指令計算模塊用于計算無功功率補償指令值；

風電場無功分配策略模塊用于將無功功率補償指令值分配給區域內的各個風電場。

一種區域風電場動態無功聯合補償方法，包括以下步驟：

A、區域內的各個風電場與區域風電場動態無功聯合補償系統建立通信連接；

B、對各個風電場的并網點電壓進行監控，判斷電網電壓跌落或升高發生點；

C、根據各個風電場的并網點電壓計算出各個風電場無功功率補償指令值；

D、區域內各個風電場執行動態無功聯合補償系統的無功功率補償指令值，對電網電壓進行調節；

E、重復步驟B到步驟D，直到電網電壓穩定運行。

判斷電網電壓跌落或升高發生點進一步包括以下步驟：

當輸電線路某一點出現電壓跌落情況，對比不同并網點的電壓值判斷出發生故障的位置，即電壓值最小的并網點的周圍；

通過計算輸電線路阻抗得到故障發生點；

當輸電線路某一點出現電壓升高情況，對比不同并網點的電壓值判斷出產生電壓升高源的位置，即電壓值最高的并網點的周圍；

通過計算輸電線路阻抗得到電壓升高發生點。

根據各個風電場的并網點電壓計算出各個風電場無功功率補償指令值進一步包括以下步驟：

根據區域內各個風電場的并網點電壓計算出所述并網點所需無功補償量，應用PI調節器進行各并網點無功補償量的控制；

將電壓調節器輸出無功偏差值與風電場無功功率設定值進行加減計算之后，與風電場并網點測量的無功功率值進行比較，通過無功功率調節器計算輸出每個風電場無功功率補償指令值。