[发明专利]降低风电场功率损耗的风电场AVC无功控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低风电场功率损耗的风电场AVC无功控制系统及方法，属于风电场并网运行控制技术领域。 

背景技术

随着风力发电技术的快速发展和国家对可再生能源发电的高度重视，我国风力发电建设已逐渐进入了健康发展时期，风电场并网运行能力逐渐提升。为保证电网安全稳定运行，目前风电场运营商已开始在风电场配置AVC装置，目的是能够调节电网接入点的无功功率及电压，进行无功功率补偿，以保证电网接入点的电压稳定，防止由于风速变化带来的接入点电压波动。 

但是随着AVC的额外加入，现有的风电场控制策略需做出适当改变，且考虑网损最小化等因素。目前风电场AVC控制系统优先利用风机发无功功率的能力，首先通过按等功率因数、或者等比例的分配给各风机，当风机总无功出力无法满足母线要求时，再投入集中无功补偿设备，而整个过程响应时间过长，且电容器按组投入，容易造成无功资源浪费，还增加了风电场网损。 

风电场无功功率源主要有两种：风电机组和集中无功补偿设备。集中无功补偿设备，例如静止无功功率补偿装置(SVC)能够迅速对风电场的无功功率进行平衡，但也存在造价高、损耗大和稳定性差的缺陷，并且SVC是按组投切，容易造成经济裕度过低。另外，虽然大部分风机采用功率解耦控制，当其无功发出能力和无功损耗仍然受风速影响，无法达到无功指定控制目标。风电场电压自动控制(AVC)系统可挖掘风电场内风机发出无功功率的能力，与SVC配 合，使风电场无功功率达到更好的动态平衡。 

风电场内产生损耗的部分主要包括风电机组、箱变、主变压器、集电线路，集中无功补偿装置，而开展对风电场AVC无功控制方法的研究，是充分利用风机无功出力、降低风电场内总体损耗和提高风电场运行电压水平的最有效手段，从而使电力系统能够安全经济运行。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低风电场功率损耗的风电场AVC无功控制系统及方法，目的是使其充分利用风机无功能力，实现风电场无功补偿设备与机组运行之间的协调控制，并使风电场内功率损耗率减到最小程度。 

本发明所采用的技术方案是： 

降低风电场功率损耗的风电场AVC无功控制系统，包括：风电场AVC子站、风力发电机及无功补偿装置SVC；具本是由风电场AVC子站分别与风力发电机服务器、风电场AGC、无功补偿装置SVC及调度主站相连接。 

降低风电场功率损耗的风电场AVC无功控制系统的控制方法，包括风电场AVC子站、风力发电机及无功补偿装置SVC；还包括处理器、存储模块、输入输出模块、MODBUS(TCP/IP)通信接口、检测模块、服务器；处理器执行控制算法，对存储模块和输入输出模块进行调用；输入输出模块通过MODBUS(TCP/IP)通信接口与检测模块通信，并通过服务器与各台风机的SCADA进行通信。 

所述的风电场AVC子站与风电场现有的能量管理平台交换的信息包括风电场信息、风电场SVC设备的状态信息及控制指令，与风机服务器交换的信息包括各风机实时状态信息及控制指令；风电场AVC子站无功或电压目标值直接下发给风电场SVC，由风电场SVC进行调控；AVC子站系统具备通信、采集、控制、 计算、存储、监视、参数设置等功能；风力发电机具备无功输出能力，且风机SCADA能够被AVC系统控制；无功补偿装置主要为SVC或SVG，SVC和SVG均可以通过对控制器下发无功或电压指令实现无功的平滑调节；主变分接头能够对高压母线电压进行调节。 

所述的降低风电场功率损耗的风电场AVC无功控制系统，步骤如下： 

第一步，AVC控制系统判断电压偏差值是否越限，将并网点实时电压U_mean与调度中心下达的并网点目标电压U_target进行比较，得到电压偏差值： 

ΔU＝|U_mean-U_target|    （1）； 

为了防止设备的频繁调节，设置电压死区范围，设置范围为ΔU≤0.01，其中ΔU为的幅值；如果电压偏差值ΔU大于误差死区模块的阈值时，则进行下一步的无功整定； 

第二步，首先实测当前各风机有功输出值P_gen，由风机有功与无功输出的约束关系每台风机实时最大输出能力Q_reg(i)＝λP_gen(i)，然后AVC系统设定的风电机组无功参考值总共为Q_Wref，即风机总无功出力给定其中风机最大无功约束条件为：