[发明专利]主动防止风电场内机组同时低压脱扣的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

随着制造成本的不断下降和节能减排政策的深入推进，风电作为一种技术成熟的清洁能源，装机容量得到了快速增长。然而风电的间歇性与相对不可控性使得系统备用紧张，在一定程度上影响了电网的安全稳定运行，也给系统调度带来了较大压力。

风电机组低电压切机脱网是影响系统安全稳定运行较为明显的事件，当系统发生较严重故障而引发大面积电压跌落时，集中运行的风电机组可能在短时内大范围脱网停机（即脱扣运行），产生链锁反应并可能对系统形成二次冲击，极易导致功率缺额现象发生，甚至会诱发系统振荡和电压崩溃。目前，世界各国均推出了一系列的风电场运行导则，其中均较详细地规定了风电机组的低电压穿越能力，即在风电场并网点电压跌落时，要求风电机组在特定的时间间隔内应具有保持并网运行能力，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复电压，从而渡越整个低电压时段，直到电网恢复正常。我国国家电网公司颁布的《风电场接入电力系统技术规定》中明确要求：对于风电装机容量占电源总容量比例大于5％的省（自治区）级电力系统，其电力系统内新增运行的风电机组应具有低电压穿越能力。

目前我国绝大部分已投运的风电场机组均缺乏低电压穿越能力，且大部分风电场仍处于还贷阶段，技术升级压力重，进行低电压穿越技术改造难度较大。基于我国电网结构现状和以上分析，本发明提出了一种化被动为主动的控制方法，通过在风电场安装测控装置，实时监测风电场并网点电压随时间变化的轨迹，作为系统无功紧急控制、主动切部分风机或负荷控制措施的信息源，将实时得到的监控信息转化为主动的兼顾风电场与电网安全的控制策略，以期在当前风电产业结构背景下可有效实现整体投资与收益的平衡。

发明内容

本发明的目的是：给出一种主动防止风电场内机组同时因低电压而脱扣的控制方法，利用该控制方法可有效防止大量风电机组因低电压而同时脱扣。

本发明采用以下技术方案实现，包括下述步骤：

1）根据电网模型、参数和候选控制措施集，通过进行电网安全稳定分析，确定风电场并网点电压跌落触发控制动作的电压跌落整定值Uset，根据该整定值在风电场低电压穿越要求曲线上划出控制动作区，并确定每一项控制措施的动作时间； 

2）通过安装在风电场的测控装置，实时监视风电场并网点电压随时间变化的轨迹；

3）将风电场并网点电压轨迹与风电场低电压穿越要求曲线进行分析比较；

4）当风电场并网点电压轨迹连续落在控制动作区内达到一定时间后，按各控制措施的动作优先次序，主动采取无功紧急控制、主动切部分风机或切除部分负荷等措施；

有关主动的无功紧急控制、主动切部分风机和切负荷控制措施的先后顺序，可通过设置不同的动作时间来实现，其中，优先采用无功紧急控制措施，只有在所有可用的无功控制措施用尽情况下，再主动切部分风机，最后再考虑切负荷；

5）当风电场并网点电压实时轨迹落在控制动作区外，立即闭锁控制动作；

6）返回步骤2）。

对于步骤4）具体包括，无功紧急控制措施中，主要考虑风电场变电站和汇集站内的静止无功补偿（SVC）等快速无功补偿设备，当风电场并网点电压轨迹连续落在控制区域内达到一定时间后触发上述设备动作，本策略作为该类无功补偿设备常规控制策略的补充，可起到快速控制风电场并网点电压的功效。

无功紧急控制措施全部用完后，风电场并网点电压轨迹如仍落在控制区域内且持续一定时间后，则考虑将部分对系统没有无功贡献能力、性价比较低的风机优先切除，从而达到牺牲局部，保全整体的目的。

切负荷有两种途径，一种是风电场与某些用户签订协议，这些用户负荷可在风电场低电压危险期间被切除，当风电场渡越低电压危险期后，给予这些用户用电或经济上的补偿；另一种是通过相应的稳定控制系统，按照预先设置的切负荷优先顺序，逐一切除相应负荷，直到风电场并网点电压实时轨迹脱离控制区域为止，其中切负荷的优先顺序可按照切负荷点对风电场母线电压的灵敏度和重要性等级预先设置好。

当风电场并网点电压轨迹落在控制区内，主动实施无功紧急控制、主动切部分风机或主动切除部分负荷的目的，是通过提供无功支撑，或减少功率流动，或减少无功消耗，进而有效防止风电场内大量风电机组因低电压而同时脱扣；其中控制动作区由以下三段曲线围成：0—2s区域的风电场低电压穿越要求曲线，将0—2s区域的风电场低电压穿越要求曲线向上平移步骤1）所确定整定值Uset后的曲线，风电场并网点电压等于90％额定电压的电压直线，具体如图2所示。

有益效果