[發明專利]風電機組在電網電壓越限區間的運行控制方法及系統

有效

• 申請號: 201810525598.4
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN110544955B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 唐建平;高首聰;王靛;巫發明;楊兆忠
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/50;H02J3/24
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;廖元寶

本發明公開了一種風電機組在電網電壓越限區間的運行控制方法，包括步驟：S01、在風電機組運行過程中，實時檢測風電機組并網電壓；S02、當風電機組并網電壓不在預設閾值內時，通過控制風電機組向并網點輸出無功功率，保證風電機組機端電壓在正常范圍內而不脫網。本發明還相應公開了一種風電機組在電網電壓越限區間的運行控制系統，包括第一模塊，用于在風電機組運行過程中，實時檢測風電機組并網電壓；第二模塊，用于當風電機組并網電壓不在預設閾值內時，通過控制風電機組向并網點輸出無功功率，保證風電機組機端電壓在正常范圍內而不脫網。本發明的方法及系統均具有提高風電機組持續掛網能力、以及提高風電機組利用率以及發電效益等優點。

技術領域

本發明主要涉及風力發電技術領域，特指一種風電機組在電網電壓越限區間的運行控制方法及系統。

背景技術

近年來，隨著風電裝機容量的快速增長，受當地負荷和電力外送通道的限制，三北地區棄風限電現象依然嚴重，在該地區進行大規模集中式風電場開發已面臨瓶頸，風電機組逐漸從大規模風電基地的開發模式到基于負荷容量規劃的小規模、分布式風電場開發模式轉變。由于分布式風電場利用率較高，并且接近負荷，減少了電力輸送通道建設費用，也減低了電氣傳輸損耗。隨著國家對分布式風電場開發政策的陸續出臺，未來分布式風電場的開發會迎來快速增長。但分布式風電場主要接入35kV及以下的配電網，其電網較差的電能質量可能會對分布式風電機組的并網運行帶來一定影響。根據分布式電源并網標準規定，分布式電源正常運行電壓范圍為(85％～110％)U_n，其中U_n為額定電壓(超出此范圍則為越限區間)，低于85％Un時，傳統的風電機組控制策略僅根據低穿曲線確保風電機組短時不脫網運行，如果電網電壓長時間低于85％Un時，分布式風電機組需要脫網停機，由于分布式風電機組通常接入35kV及以下配電網，配電網基本處于電網末端，特別是處于偏遠地區的配電網，其電網容量較小，與大電網之間距離遠，傳輸線路阻抗大，一但該配電網接入非線性負荷或大功率電動機負荷的頻繁投切，都可能會引起配電網電壓的大幅度波動越限，導致分布式風電機組可利用率降低。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種提高風電機組利用率及發電效益的風電機組在電網電壓越限區間的運行控制方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種風電機組在電網電壓越限區間的運行控制方法，包括步驟：

S01、在風電機組運行過程中，實時檢測風電機組并網電壓；

S02、當風電機組并網電壓不在預設閾值內時，通過控制風電機組向并網點輸出無功功率，保證風電機組機端電壓在正常范圍內而不脫網。

優選地，在步驟S02中，根據風電機組機端電壓確定需輸出的無功功率值。

優選地，當無功功率值超過風電機組的最大容量時，風電機組脫網停機。

優選地，通過以下公式得到無功功率值

其中u_sd表示風電機組機端電壓d軸分量；u_g為電網電壓；L_T為箱變短路電感；p_g為風電機組有功功率；Q_g為風電機組無功功率；ω_s為風電機組發電機同步電角頻率。

優選地，通過風電機組中發電機或/和網側變流器輸出無功功率。

優選地，在步驟S02中，在風電機組輸出無功功率的同時，輸出有功功率。

優選地，風電機組有功功率的控制目標值為風電機組有功功率約束值和對應風速下最大有功功率兩者中的較小值，其中有功功率控制約束值根據風電機組中輸出的無功功率確定。