[发明专利]风电场无功功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电场无功功率控制方法，属于电力系统发电技术领域。

背景技术

近几年来，风力发电作为最具规模化开发和商业化发展前景的新能源技术之一，以一种前所未有的速度迅猛发展。风力发电接入电网给电力系统带来了很多问题，其中电压无功问题就是最突出的问题之一。

随着风电机组技术的不断发展，变速恒频风电机组逐渐成为风电场的主流机型，主要包括双馈式异步风电机组和直驱式永磁同步风电机组。变速恒频风电技术实现了有功功率、无功功率的解耦控制，可以独立调节发电机的有功功率和无功功率，变速恒频风电机组可以作为风电场的重要无功源。但是，受风机变流器发热的限制，风电机组并不能在宣称的功率因数范围内长期提供对应的无功功率。实际运行中，风电机组基本未参与无功功率调节，导致大容量的低成本无功功率容量闲置。

风电场一般都配备了无功功率补偿设备，其中静止型动态无功补偿器(简称SVC)和静止型动态无功发生器(SVG)目前应用最为广泛。SVC、SVG可以运行在恒电压的控制模式，控制风电场并网点电压恒定。但是，在分多期建设的风电场中，常常出现多个SVC、SVG并存的情况，由于多个无功功率补偿设备各自为政，缺乏协调，调节时极易出现电压振荡。而且，动态无功功率补偿设备在系统故障导致的低电压穿越过程中大量发出无功，导致故障消除后系统电压过高，风电机组因系统过电压保护动作而脱网。

此外，现有风电场中无功功率控制与有功功率控制各自为政，相互之间未建立协调关系。

发明内容

为解决现有技术存在的以上问题，本发明提出了一种风电场无功功率控制方法，实现风电场多个无功功率补偿设备和风电机组间的无功功率协调控制；根据风电场并网点的无功功率需求对风电场的无功功率统一规划，在风电场的无功源间进行无功功率分配；一方面充分发挥变速恒频风电机组的无功功率调节能力，另一方面对多个无功功率补偿设备进行协调控制，使得风电场并网点的无功功率输出满足系统负荷的变化，维持风电场并网点电压稳定，改善风电场对接入电网的影响。

本发明具体采用以下技术方案：

一种风电场无功功率控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

(1)根据风电场并网点的三相电流和三相电压实时采集数据进行风电场接入电网系统故障判别，当系统发生故障时闭锁无功功率调节，返回步骤(1)，否则进入步骤(2)；

(2)计算风电场并网点实时电压U_mea与并网点目标电压U_target的差值的绝对值ΔU，ΔU＝|U_mea-U_target|，如果ΔU大于电压调节死区设定值则进入步骤(3)，否则返回步骤(1)；

(3)计算每条集电线路上的风电机组的实发无功功率和无功功率损耗，所有集电线路的无功功率损耗和；

(4)计算风电场并网点目标电压U_target对应的无功功率Q_u；

(5)计算风电场目标无功功率Q_target，Q_target＝Q_u+Q_all-Q_mea，其中Q_all为所有正常运行的无功功率补偿设备和风电机组的实发无功功率，Q_mea是风电场并网点的无功功率采集值；

(6)根据无功功率补偿设备和风电机组的有效无功功率容量与风电场目标无功功率Q_target的关系采取预先设定的不同的分配方法在无功功率补偿设备和风电机组间进行无功功率分配；

(7)根据风电场目标无功功率Q_target在无功功率补偿设备和风电机组间分配的结果向无功功率补偿设备和风电机组发出无功控制指令；

(8)等待无功功率补偿设备和风电机组接收到控制指令并执行指令动作完成后，返回步骤(1)。

本发明的有益效果如下：

1)本控制方法根据风电场的无功功率需求对多个无功源统一规划，实现了无功功率补偿设备和风电机组的协调控制，避免了调节的振荡；

2)当风电场的无功功率容量不足以维持并网点电压时，给出提示信号，限制风电场并网有功功率值，以减少风电场的无功功率需求来保证并网点电压稳定合格，提高电网的电压稳定水平；