[發明專利]一種風電場高壓穿越的動態無功協調控制方法及系統

在審

• 申請號: 201710340081.3
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107026455A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 李文鋒;趙兵;馬士聰;陶向宇;卜廣全
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/38
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及電力系統領域的控制方法，具體涉及一種風電場高壓穿越的動態無功協調控制方法及系統。

背景技術

大規模遠距離輸電是解決大型清潔能源消納和防治大氣污染的重要舉措，但是大規模清潔能源發電的自身特點也給電網的安全穩定運行帶來了一系列的挑戰，如清潔能源發電機組的高低壓穿越問題，尤其是近年來風電機組的高壓穿越問題難以解決給電網安全及新能源送出帶來了較大制約。

隨著以雙饋感應電動機(DIFG)為主流機型的風電機組單機容量的不斷增大和總裝機容量在電網中所占比例的快速提高，世界各國紛紛出臺風電并網導則，對并網風電機組的穩定性、可靠性提出了日益嚴格的要求。其中難度較大、技術要求相對較高的當屬電網電壓跌落或驟升故障下的不妥王或故障穿越運行(FaultRide-Through，FRT)。

與技術相對成熟的LVRT不同，目前針對電網電壓驟升故障下風電機組的運行與控制研究及工程實踐還比較少。近年來，發生的幾次風電大規模脫網事故以及相關的研究表明，電網發生的電電壓故障在故障消除后的電壓恢復階段，風電場并網接入的高壓線路可能發生過電壓，風場負載的突降、大容量電容補償器的投入也會引起電網電壓的驟升，并隨即引起風電場脫網。

當新能源分布在距離負荷中心較遠的地區時，大規模新能源一般采用常規高壓或特高壓直流(LCCHVDC)集中送出。但是由于LCC-HVDC存在換相失敗問題，而且由于直流輸電距離遠、跨越地域比較廣，換相失敗時有發生，在換相失敗期間，交流電網將產生大量的無功盈余，交流母線電壓驟升，最高有可能達到1.3pu，送端交流電網風機會發生大面積脫網，當直流換相恢復后直流功率將恢復運行，送端電網功率不平衡，系統頻率將大幅跌落，由可能會損失大量負荷，對電網安全運行造成很大影響。

目前還尚沒有提出針對由于電網擾動故障(包括交流故障和直流故障)引起風電機組端口電壓驟升進而使大規模風電機組脫網問題的有效工程解決方案，導致新能源發電無法有效消納、交直流輸電通道能力受限。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種風電場高壓穿越的動態無功協調控制方法及系統，該方法提出了基于外部控制器的風電機組變流器控制和低壓電抗器快速投切相互協調配合的聯合控制方法，能夠在電網發生擾動事故過程中有效降低風電機組端口電壓，防止風電場大面積脫網。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種風電場高壓穿越的動態無功協調控制方法，其改進之處在于：

對風力發電機組端口電壓進行實時監測；

將所述檢測到的電壓與第一閾值進行比較，根據比較結果對風電機組變流器進行控制；

將所述檢測到的電壓與第二閾值進行比較，根據比較結果控制低壓電抗器，其中，所述第二閾值大于所述第一閾值。

進一步地，將所述檢測到的電壓與第一閾值進行比較，根據比較結果對風電機組變流器進行控制，包括：

當U≥U_H-ref1時，啟動第一外部控制器，當T≥T_H-1，外部控制器確認控制指令，向風電機組變流器發送無功啟動控制指令，使風電機組變流器從電網吸收感性無功功率Q_L1；

其中：U表示風電機組端口電壓，U_H-ref-1表示風電機組變流器無功控制的第一閾值，T表示確認時間，T_H-1表示風電機組變流器無功控制確認時間延時。

進一步地，將所述檢測到的電壓與第二閾值進行比較，根據比較結果控制投入低壓電抗器，包括；

當U≥U_H-ref2時，啟動基于晶閘管投切的第二外部控制器，當T≥T_H-2時，第二外部控制器確認控制指令，導通晶閘管雙向開關，投入低壓電抗器，使低壓電抗器從電網吸收感性無功功率Q_L2；

其中：U表示風電機組端口電壓，U_H-ref-2表示低壓電抗器投入的第二閾值，T表示確認時間，T_H-2表示低壓電抗器投入的確認時間延時。

進一步地：將所述檢測到的電壓與第二閾值進行比較，第二外部控制器根據比較結果控制投入低壓電抗器，還包括：當風力發電機組端口電壓降低，并且當U＜U_L-ref、T＞T_L、K＜K_L-ref時，關斷所述第二外部控制器，將低壓電抗器退出運行；