[發明專利]一種基于雙穩態控制的風電并網電能質量監控系統及方法

在審

• 申請號: 201710975183.2
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107612032A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 王燦;寧志毫;陳遠揚;張可人;張斌;左劍
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力公司;國網湖南省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 龔燕妮

技術領域

本發明屬于風力發電并網系統，具體涉及一種基于雙穩態控制的風電并網電能質量監控系統及方法。

背景技術

近年來，我國風電快速發展，并網規模呈現逐年翻番式增長，給社會帶來一定效益，但由于電力系統配套設施不完善、風電機組本身不滿足并網標準等因素，使風電機組極易發生群體性脫網，由此造成的功率缺額給電網系統頻率帶來極大沖擊。隨著風電并網規模的擴大，這種沖擊越來越明顯；對于遠距離送出的風電場，當風電出力較高時，大量風電功率的遠距離外送會造成線路壓降增大，送端系統的電壓穩定裕度會降低；當風電出力較小時，線路的充電功率會造成線路末端電壓較高，電壓控制困難。

為提高電網電能質量水平，降低風電并網對電網電能質量的影響，已開展了電網電能質量監測，實現了數據采集以及相關電能質量補償的基本功能。但利用并網電能質量監測數據對擾動信息的提取、分析和識別以及對電網運行水平的綜合評估等方面的研究還不夠深入，且主要針對并網電網的電能質量問題，而沒有綜合考慮風力發電機組功率對并網的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙穩態控制的風電并網電腦質量監控系統及方法，除了監控并網電能質量監控的同時，還綜合考慮風電發電機組功能對并網的影響，從而相應地進行調節控制提高電網電能質量水平。

一方面，本發明提供一種基于雙穩態控制的風電并網電能質量監控系統，包括：風電數據采集模塊、主網數據采集模塊、并網接口模塊、控制器和穩定補償接入終端；

其中，風電數據采集模塊、主網數據采集模塊、并網接口模塊和穩定補償接入終端均與所述控制器連接，所述穩定補償接入終端還與所述并網接口模塊連接；

所述風電數據采集模塊用于采集風力發電機組的功率信息，并傳送給所述控制器；

所述主網數據采集模塊用于采集電網主網的電能質量參數，并傳送給所述控制器；

所述并網接口模塊用于采集所述風力發電機組和所述電網主網的并網處的特征參數，并傳送給所述控制器；

其中，所述特征參數包括設備參數和環境參數；

所述控制器用于根據風力發電機組的功率信息生成功率補償信息，以及用于根據電網主網的電能質量參數、特征參數生成阻尼穩態補償信息，并用于將所述功率補償信息和所述阻尼穩態補償信息發送給所述穩定補償接入終端；

所述穩定補償接入終端根據所述功率補償信息和所述阻尼穩態補償信息對并網處進行穩態補償控制。

其中，風力發電機組的功率信息通過如下方式獲取：風電數據采集模塊采集風力發電機組的中被測點的電壓值和電流值，并計算出對應的功率。

優選地，所述控制器上設有風電分析單元，所述穩定補償接入終端上設有同步補償器；

其中，所述風電分析單元用于根據所述風力發電機組的功率信息計算出風力發電機組的功率減少量，并判斷所述功率減少量是否超過閾值，若超過閾值，則生成功率補償信息；

所述同步補償器根據所述功率補償信息對并網處進行功率補償。

所述風電分析單元用于將所述功率信息與預存的功率信息進行比較得到功率減少量，優選實施功率差多少補多少的方式，例如功率減少量為待補償的功率量。

優選地，所述控制器上設有主網分析單元，所述穩定補償接入終端上設有系統穩定器；

所述主網分析單元用于根據所述電能質量參數和所述特征參數分析判斷并網配電是否異常，若異常，進行異常定位，并用于根據所述電網主網的電能質量參數生成阻尼穩態補償信息；

所述系統穩定器根據所述阻尼穩態補償信息對并網處進行暫態穩定性補償。

其中，控制器還包括評價單元，評價單元用于主網分析單元判斷出并網配電無異常或風力發電機組的功率減少量未超過閾值時，對風電并網電能質量進行評價，其評價過程包括步驟31-步驟36。

優選地，所述系統穩定器有測量濾波電路、相位補償電路、增益調節電路、隔離信號穩定值的隔直電路和限幅電路組成，其中采用電機轉速偏差為輸出，并網處主網電壓為輸出。

其中，電機轉速偏差中的電機為風力發電機組的電機。優選同步補償器由耦合變壓器和電壓源逆變器組成，同步補償器將儲能設備的直流轉化為一組三相交流輸出電壓，通過調節橋式整流電路交流側的電壓的幅值和相位，發出滿足要求的無功電流，實現并網的功率補償。

另一方面，本發明還提供一種基于雙穩態控制的風電并網電能質量監控方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：采集風力發電機組的功率信息、電網主網的電能質量參數以及風力發電機組和電網主網的并網處的特征參數；