[發明專利]電網電壓跌落故障下風電系統無功功率綜合優化控制方法

有效

• 申請號: 201510585763.1
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105162139B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 高劍;黃守道;李慧敏;羅德榮;王家堡;彭婧;呂銘晟
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,譚武藝

技術領域

本發明涉及風電系統無功功率綜合優化技術，具體涉及一種電網電壓跌落故障下風電系統無功功率綜合優化控制方法。

背景技術

風電場并網點電壓跌落時，風電場低電壓穿越能力指標要求風電機組在不脫網安全運行的同時需向并網點提供無功支撐以恢復其電壓。傳統的控制方法采用不同的電容器組和靜態功率轉換裝置(例如SVC裝置，TSC裝置，靜止同步補償器)，或者利用電機自身的無功補償特性(例如雙饋型感應電機)來實現無功補償，但是上述方式所能提供的無功功率有限，且成本高；采用在直流側增加卸荷電路只適用于短時的電壓跌落不能滿足在電網電壓跌落深度較大持續時間較長時的低電壓穿越要求；增加網側附加無功補償控制裝置響應速度慢難以滿足在深度跌落時電網運行要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種電網電壓跌落故障下可采用網側逆變器靜止無功補償模式和靜止同步補償器共同提供無功補償，能夠穩定并網公共連接點電壓、增強風力發電系統低電壓穿越能力、響應速度快的電網電壓跌落故障下風電系統無功功率綜合優化控制方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種電網電壓跌落故障下風電系統無功功率綜合優化控制方法，步驟包括：

1)實時讀取電網電壓實時監控設備提供的電網電壓數據；

2)判斷風電機組自身是否有無功電流需求，如果有無功電流需求則跳轉執行步驟3)，否則跳轉執行步驟1)；

3)通過靜止同步補償器為電網系統提供無功補償；

4)計算電網電壓U_pcc與預設的參考電壓U_pccref之間的電壓偏差值ΔU，判斷電壓偏差值ΔU大于第一預設閾值U_ref1是否成立，如果成立則啟動網側變流器的靜態無功補償模式，使得網側變流器和靜止同步補償器同步為電網系統提供無功補償。

優選地，所述步驟3)的詳細步驟包括：

3.1)判斷電壓偏差值ΔU小于第二預設閾值U_ref2是否成立，如果成立，則跳轉執行步驟3.2)，否則跳轉執行步驟3.3)；

3.2)通過靜止同步補償器為電網系統提供輕度無功補償，退出；

3.3)通過靜止同步補償器為電網系統提供重度無功補償。

優選地，所述步驟3.2)通過靜止同步補償器為電網系統提供輕度無功補償的步驟包括：

3.2.1)將風力發電機并網點后的電網線電流i_a、i_b、i_c經過坐標變換由三相變為旋轉坐標系下的兩相值，得到旋轉坐標系下的電網線電流α軸分量i_gα、電網線電流β軸分量i_gβ；將風力發電機并網點后的電網線電壓U_a、U_b、U_c經過坐標變換由三相變為旋轉坐標系下的兩相值，得到旋轉坐標系下的電網線電壓α軸分量e_gα、電網線電壓β軸分量e_gβ；將旋轉坐標系下的電網線電壓α軸分量e_gα、電網線電壓β軸分量e_gβ；通過濾波器進行正負序分解得到旋轉坐標系下的負序電網電壓α軸分量和負序電網電壓β軸分量根據旋轉坐標系下的電網線電流α軸分量i_gα、電網線電流β軸分量i_gβ電網線電壓α軸分量e_gα、電網線電壓β軸分量e_gβ、負序電網電壓α軸分量和負序電網電壓β軸分量計算有功功率參考值P_garef、電網無功功率Q_g和電網有功功率P_g；將有功功率參考值P_garef和電網有功功率P_g之間的差值進行PI調節，得到q軸電壓參考值v_gq；

3.2.2)將電壓偏差值ΔU通過設定的非線性目標值K進行放大，將放大后的電壓偏差值進行PI調節，得到無功功率參考值Q_gref；將無功功率參考值Q_gref和電網無功功率Q_g之間的差值進行PI調節，得到d軸電壓參考值v_gd；