[發明專利]一種風電場并網運行功率優化控制子站

有效

• 申請號: 201110383735.3
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102496966A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王曉峰;奚志江;焦邵華;楊詠林;張志東;王振霞;崔彥波;連倩
• 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: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/18
• 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

本發明屬于電力系統發電技術領域，具體地涉及一種風電場并網運行功率優化控制子站的構成及實現方案。

背景技術

隨著風電機組裝機容量占總裝機容量比例的不斷提升，風電機組送往電網的功率的大幅度波動將會對電網的穩定運行帶來更大的不利影響。實現對風電場的可觀測性和可調控性是智能電網建設迫切需要解決的問題。

當前風電場中對于各個子系統信息缺乏統一的管理和融合。有功功率控制多由OPC通信網關機轉發調度指令給風電機群監控系統來實現；無功功率控制多由動態無功補償系統跟蹤并網點電壓和無功功率來實現。這種運行狀況存在如下缺點：

1)風電場上送給調度中心的信息不全面，風電場的可觀測性較差；

2)OPC通信網關機的通信可靠性和運行的穩定性都比較低；

3)功率控制子站與其他子系統之間只是簡單的數據交互，未能充分利用其它子系統提供的信息來提升功率控制的性能，也不能為風功率預測系統提供真實有效的模型修正數據；

4)沒能將風電場所有的無功源統一管理進行無功功率控制，導致風電機組這種低成本的無功源閑置；

5)電網調度端接收到的并網點電壓和有功功率是由升壓站監控系統提供的，而動態無功補償系統的跟蹤對象是自行采集的，不符合調度“數據同源”的要求；

6)缺乏有功功率緊急控制的措施，在與風機監控系統的通信中斷后即失去控制能力，可靠性較低。

發明內容

為了解決現有技術中存在的以上問題，本發明公開了一種風電場并網運行功率優化控制子站系統的構成和實現方案。

本發明具體采用以下技術方案。

一種風電場并網運行功率優化控制子站系統，所述子站系統由1臺工作站、1臺協調控制器和1臺功率優化控制器組成。其中協調控制器和功率優化控制器放置于電子設備間，工作站放置于監控室。子站系統特征在于：

所述協調控制器通過通信的方式獲取風電場第三方子系統和調度中心的信息，然后將這些信息提供給工作站和功率優化控制器，其中所述風電場第三方子系統包括風功率預測系統、無功補償系統、升壓站監控系統和風電機群監控系統，所述協調控制器獲取的風電場第三方子系統的信息包括風功率預測系統的超短期預測數據、無功補償系統的無功功率裕度及運行模式、升壓站并網點及各個集電線路處的電氣數據及開關狀態、風電機組的有功功率和無功功率及運行模式等等，獲取的調度中心的信息包括調度中心對于風電場有功功率控制指令和調度中心對于風電場并網點的電壓目標指令；

所述工作站為子站系統的人機接口，供風電場調度運行人員進行監控；

所述功率優化控制器運行功率優化控制邏輯，輸出功率調節指令，經由協調控制器轉發給風電機組和無功補償系統；

所述工作站、協調控制器和功率優化控制器通過雙冗余的以太網絡進行數據交互；

功率優化控制器接收協調控制器轉發的調度中心對于風電場有功功率控制指令后，計算一次調頻的有功變化量，并將調度中心的控制指令和一次調頻的有功變化量累加后作為風電場最終的有功功率控制指令，然后按照設定有功功率分配策略計算各個風電機組的目標有功功率作為各風電場的有功功率控制指令；

功率優化控制器進行有功功率控制時采用通信軟控和集電線路硬切的雙重控制方式；

功率優化控制器接收協調控制器轉發的調度中心對于風電場并網點的電壓目標指令后，通過與升壓站高壓母線電壓比較，計算出風電場應發的目標無功，并按照無功功率分配策略計算出風電機組和無功補償系統的目標無功功率。

本發明的優點如下：

1)以嵌入式控制器構成功率優化控制子站的核心部件，內部雙冗余通信網絡，子站可靠性高。依據功能進行協調控制器和功率優化控制器的定位，擴展性好，有利于現場工程實施；

2)使風電場眾多風電機組作為一個整體參與系統的一次調頻，提升了風電場對于系統頻率的支撐作用；

3)充分利用各個相關子系統的信息，衍生出了新的價值。對于風電機組的運行壽命、風功率預測系統的精度、功率調節控制的精度都有提升；

4)對于風電場的所有無功源進行統一管理，風電機組參與無功功率調節，增大了風電場的無功功率容量；

5)對于有功功率控制采用雙重控制方案，確保風電場有功功率滿足調度需求；

6)這樣的設計和功能配置充分滿足了友好型風電場在功率控制方面的需求，為大容量風電接入電力系統提供了很好的解決方案。

附圖說明

圖1是本發明的子站系統結構圖；