[發(fā)明專利]一種多無(wú)功源協(xié)同控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211426916.4
• 申請(qǐng)日: 2022-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115912383A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦艷輝;翟保豫;陳冠初;楊琪;李子安;阿力馬斯別克;梁樹超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院;東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/16
• 分類號(hào): H02J3/16;H02J3/18;H02J3/50
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

本發(fā)明公開(kāi)一種多無(wú)功源協(xié)同控制方法，控制方法根據(jù)多無(wú)功源交流系統(tǒng)故障情況下的總無(wú)功功率缺額、無(wú)功剩余出力以及各無(wú)功源的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間等變量，提出了VRPI指標(biāo)表征各無(wú)功源參與調(diào)壓的能力，并基于該指標(biāo)提出了多無(wú)功源協(xié)同控制方法，使其應(yīng)用在大規(guī)模交直流系統(tǒng)交流側(cè)短路故障時(shí)，可量化無(wú)功源對(duì)系統(tǒng)故障響應(yīng)的影響，既能確保風(fēng)電機(jī)組在故障期間順利穿越，又能有效抑制暫態(tài)過(guò)電壓，避免風(fēng)電機(jī)組跳閘。本發(fā)明VRPI指標(biāo)的應(yīng)用對(duì)新能源并網(wǎng)下交直流輸電系統(tǒng)的規(guī)劃運(yùn)行和無(wú)功補(bǔ)償裝置的配置提供理論指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特高壓直流輸電領(lǐng)域，具體是一種多無(wú)功源協(xié)同控制方法。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)能源的大量消耗，可再生能源逐漸成為能源生產(chǎn)的主要選擇。根據(jù)《2022年全球風(fēng)電報(bào)告》，2021新安裝的93.6GW將使全球累計(jì)風(fēng)電容量達(dá)到837GW，同比增長(zhǎng)12％。同時(shí)，風(fēng)電裝機(jī)容量大也給電網(wǎng)帶來(lái)了電壓穩(wěn)定問(wèn)題。受端電網(wǎng)電壓波動(dòng)容易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)跳閘，導(dǎo)致一系列級(jí)聯(lián)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。電力系統(tǒng)的故障發(fā)生時(shí)間極短，如果沒(méi)有及時(shí)地調(diào)整或切除，故障將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)影響整個(gè)系統(tǒng)。

系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)電壓降低會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)設(shè)備脫網(wǎng)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的電能質(zhì)量(電壓、頻率)。風(fēng)機(jī)的大規(guī)模脫網(wǎng)主要來(lái)自兩方面：首先是來(lái)自電網(wǎng)，電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程發(fā)生嚴(yán)重故障后會(huì)切除整個(gè)故障網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)切除連接到此網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備，包括部分風(fēng)電設(shè)備。其次來(lái)自風(fēng)電機(jī)組，因?yàn)殡娋W(wǎng)擾動(dòng)或瞬時(shí)性故障切除時(shí)，電網(wǎng)電壓偏低，如果風(fēng)電機(jī)組不具備低壓穿越功能，就會(huì)造成風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。當(dāng)風(fēng)機(jī)裝機(jī)比例較大時(shí)，風(fēng)機(jī)跳閘將會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓及頻率穩(wěn)定造成較大的影響，因此需要提升風(fēng)電機(jī)組的低壓穿越能力以避免風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)故障。

為了提高電壓穩(wěn)定性，通常在發(fā)送端電網(wǎng)中安裝各種無(wú)功補(bǔ)償裝置，如SVG和同步電容器。然而，在送端電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障的情況下，多個(gè)無(wú)功電源的聯(lián)合運(yùn)行很容易導(dǎo)致故障恢復(fù)過(guò)程中的無(wú)功剩余問(wèn)題，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)從電網(wǎng)中跳閘的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要對(duì)多無(wú)功電源的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多無(wú)功源協(xié)同控制方法根據(jù)多無(wú)功源交流系統(tǒng)故障情況下的總無(wú)功功率缺額、無(wú)功剩余出力以及各無(wú)功源的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間等變量，提出了VRPI指標(biāo)表征各無(wú)功源參與調(diào)壓的能力，并基于該指標(biāo)提出了多無(wú)功源協(xié)同控制方法，使其應(yīng)用在大規(guī)模交直流系統(tǒng)交流側(cè)短路故障時(shí)，可量化無(wú)功源對(duì)系統(tǒng)故障響應(yīng)的影響，既提高了風(fēng)電機(jī)組在交流系統(tǒng)故障下的低壓穿越的可靠性，又能有效抑制暫態(tài)過(guò)電壓，避免風(fēng)電機(jī)組跳閘，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量配置提供理論指導(dǎo)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種多無(wú)功源協(xié)同控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

步驟一：獲取電網(wǎng)交流側(cè)電壓。

步驟二：獲取各無(wú)功源剩余的最大輸出無(wú)功功率。

步驟三：根據(jù)電網(wǎng)交流電壓判斷風(fēng)機(jī)是否有脫網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算各無(wú)功源的VRPI值。

步驟四：根據(jù)各無(wú)功源的VRPI值按比例進(jìn)行無(wú)功輸出任務(wù)分配。

步驟五：判斷無(wú)功源輸出的無(wú)功功率是否超過(guò)限制，如果超出限制，則將超出部分按照其他無(wú)功源的VRPI值再分配，如果不超出則結(jié)束。

進(jìn)一步的，所述計(jì)算各無(wú)功源的VRPI值的方法包括：

其中，ΣQ是無(wú)功電源剩余最大無(wú)功輸出值，ΔQ是電網(wǎng)故障下的系統(tǒng)無(wú)功損失，Δt是無(wú)功電源輸出ΣQ所需時(shí)間，K為補(bǔ)償系數(shù)，f()滿足表達(dá)式：

進(jìn)一步的，所述根據(jù)電網(wǎng)交流電壓判斷風(fēng)機(jī)是否有脫網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，并計(jì)算各無(wú)功源VRPI值的方法為：