[發(fā)明專利]風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911316383.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN113013913A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李書琦;喬元;于連富;包獻(xiàn)文;黃遠(yuǎn)彥;左美靈;楊曉利;孫錫星;秦承志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆金風(fēng)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/46;H02J3/16
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 王兆賡;魯恭誠(chéng)

本發(fā)明提供一種風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制系統(tǒng)和方法。所述方法包括：根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和輸電線路的參數(shù)建立風(fēng)電場(chǎng)等效模型；針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中的每個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)包括電壓參數(shù)、有功功率參數(shù)、無(wú)功功率參數(shù)以及動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償參數(shù)；基于建立的所述模型和采集的所述數(shù)據(jù)，以風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓為控制變量，計(jì)算使得風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓與調(diào)度電壓指令之間的偏差最小時(shí)的各個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)端的調(diào)度電壓；向各個(gè)風(fēng)機(jī)發(fā)送計(jì)算出的對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)機(jī)端的調(diào)度電壓指令以對(duì)各個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行恒電壓控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)比例不斷攀升，接入交流系統(tǒng)的短路比(短路容量/裝機(jī)容量)越來(lái)越小，電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的強(qiáng)電網(wǎng)范圍進(jìn)入到弱電網(wǎng)范圍，因此電網(wǎng)電壓易受風(fēng)電功率波動(dòng)的影響，系統(tǒng)容易產(chǎn)生電壓振蕩，甚至發(fā)生次超同步振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行受到威脅，風(fēng)電機(jī)組的可利用率同樣受到影響。因此，提高電網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組側(cè)電壓的穩(wěn)定性對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行具有重大意義。

為了提升風(fēng)電機(jī)組的電壓穩(wěn)定性，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，現(xiàn)有技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)的中壓線路中利用靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)設(shè)備調(diào)節(jié)無(wú)功功率來(lái)穩(wěn)定電壓，或者利用場(chǎng)控裝置控制風(fēng)機(jī)吸收或發(fā)出無(wú)功功率來(lái)調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓。上述方案是通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功功率來(lái)間接控制電網(wǎng)電壓，控制目標(biāo)是風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓。然而并網(wǎng)點(diǎn)和風(fēng)機(jī)端口電壓之間還存在高、中壓線路和箱變阻抗等。由于電氣系統(tǒng)的非線性，并網(wǎng)點(diǎn)和風(fēng)機(jī)端口電壓之間電壓存在一定差異，并且這種差異還與風(fēng)電機(jī)組輸出的有功功率有關(guān)系，在特定情況下會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)端口電壓偏離正常工作范圍，頻繁進(jìn)入故障穿越狀態(tài)。

現(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)的電壓控制系統(tǒng)均以風(fēng)機(jī)、SVG的無(wú)功輸出作為控制變量，基于通過(guò)計(jì)算控制點(diǎn)(例如，并網(wǎng)點(diǎn)等)的電壓偏差以及根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置的系統(tǒng)阻抗來(lái)求解無(wú)功功率。然后，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的情況及調(diào)試人員的經(jīng)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)及步長(zhǎng)，逐步下發(fā)無(wú)功指令。但在這種情況下，常常會(huì)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)執(zhí)行無(wú)功值后出現(xiàn)機(jī)端電壓越限情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)進(jìn)入高低電壓越限。因?yàn)榧词癸L(fēng)機(jī)機(jī)端電壓合格，也會(huì)出現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)其他節(jié)點(diǎn)、母線電壓越限情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和輸電線路的參數(shù)建立風(fēng)電場(chǎng)等效模型，采用預(yù)測(cè)計(jì)算的方法，可有效避免風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓越限、風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓未越限但其他母線電壓不合格等情況的發(fā)生。在風(fēng)電場(chǎng)電壓控制過(guò)程中，先進(jìn)行Q控制，根據(jù)反饋的機(jī)端電壓判斷是否越限，再進(jìn)行二次調(diào)整，因而可有效避免出現(xiàn)風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓越限，風(fēng)機(jī)進(jìn)入高低穿的情況。同時(shí)，提前計(jì)算整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)各節(jié)點(diǎn)、各母線電壓，可避免出現(xiàn)在電壓控制過(guò)程中風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓未越限，但其他母線電壓不合格的情況。此外，通過(guò)提前預(yù)測(cè)計(jì)算，可縮短控制周期，在遇到故障或電壓擾動(dòng)時(shí)，可快速將電壓調(diào)整到合格范圍。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制方法，所述方法包括：根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和輸電線路的參數(shù)建立風(fēng)電場(chǎng)等效模型；針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中的每個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)包括電壓參數(shù)、有功功率參數(shù)、無(wú)功功率參數(shù)以及動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償參數(shù)；基于建立的所述模型和采集的所述數(shù)據(jù)，以風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓為控制變量，計(jì)算使得風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓與調(diào)度電壓指令之間的偏差最小時(shí)的各個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)端的調(diào)度電壓；向各個(gè)風(fēng)機(jī)發(fā)送計(jì)算出的對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)機(jī)端的調(diào)度電壓指令以對(duì)各個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行恒電壓控制。

計(jì)算所述調(diào)度電壓時(shí)，可設(shè)置電壓越限節(jié)點(diǎn)數(shù)量函數(shù)、并網(wǎng)點(diǎn)電壓與電網(wǎng)調(diào)度電壓的偏差函數(shù)以及風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓偏移量函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，并取目標(biāo)函數(shù)最小值以用于得到所述調(diào)度電壓。

在所述模型中可將風(fēng)機(jī)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為PV節(jié)點(diǎn)，并且將其他節(jié)點(diǎn)設(shè)置為PQ節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)電壓與電網(wǎng)調(diào)度電壓偏差時(shí)，可針對(duì)每個(gè)風(fēng)機(jī)的調(diào)度電壓指令被設(shè)置為偏移電壓上下限中間值。

當(dāng)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)電壓與電網(wǎng)調(diào)度電壓偏差時(shí)，針對(duì)每個(gè)風(fēng)機(jī)的調(diào)度電壓指令根據(jù)電網(wǎng)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被差異化地設(shè)置。