[发明专利]适用于风电场并网点电压控制的无功控制系统及控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无功控制系统及控制方法，更具体涉及一种适用于风电场并网点电压控制的无功控制系统及控制方法。 

背景技术：

近几年在能源危机和环境污染的压力下，风力作为一种清洁的可再生能源在发电中得到了很迅猛的发展。随着风电场装机容量的不断增大，并网型风电场及其接入地区电网的安全稳定运行情况日益受到关注，其中一个重要方面就是风电功率的随机变化给局部电网电压稳定构成威胁，大规模风电并网会引起电网电压波动，特别是风电场并网点的电压波动最突出。为保证电网安全稳定运行，现有的风电场国家标准和企业规范，明确要求风电场必须具备相应的无功控制能力。 

新投入运行的部分风电场已经配置了无功控制系统，其利用风电场内的风机和SVC装置来完成风电场电压的安全优化控制。目前风电场使用的无功控制系统结构基本相同，都是通过采集风场内各台风机和SVC的信息，根据调度系统下发的调度指令，按照不同的分配策略对风电场内的无功进行分配。这样会产生两个问题，一是每次控制过程都需要采集风机和SVC的信息，然后进行计算并下发控制指令，通讯延迟造成控制周期比较长，影响控制效果；二是SVC每次只能被动的接收AVC系统的下发的指令进行控制，极大的限制了SVC装置对电压的快速调节响应能力，三是频繁的对风机的无功进行调节，影响风机自身的安全稳定运行。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种适用于风电场并网点电压控制的无功控制系统及控制方法，本发明的技术方案克服现有风电场AVC系统控制周期长的缺点，利用风电机组无功发出能力的同时，充分发挥SVC的快速响应调节能力，平抑风电场并网点的电压波动幅度，减少风电机组的无功调节次数，仅在SVC调节不能满足要求使得并网点电压超出范围后重新对风机和SVC的无功参考值进行整定。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于风电场并网点电压控制的无功控制系统，所述系统包括调度系统，所述调度系统连接风电场自动电压控制系统，所述风电场自动电压控制系统分别连接风电场集中无功补偿装置、测量装置和风机数据采集与监视控制系统；所述风机数据采集与监视控制系统与风电场内具有无功调节能力的风机相连。 

本发明提供的一种适用于风电场并网点电压控制的无功控制系统，所述风电场自动电压控制系统与所述调度系统交互所述调度系统下发的电压调度指令信息，根据调度需要所述风电场自动电压控制系统发送给所述调度系统风电场的并网点电压、并网点无功功率以及各风机无功功率信息； 

所述风电场自动电压控制系统与所述测量装置交互包括所述测量装置发送给所述风电场自动电压控制系统的风电场并网点电压和无功功率的信息； 

所述风电场自动电压控制系统和所述风机数据采集与监视控制系统交互包括所述风电场自动电压控制系统发送给所述风机数据采集与监视控制系统各台可控风机的无功控制指令、所述风机数据采集与监视控制系统发送给所述风电场自动电压控制系统各台风机的运行状态和无功功率的信息； 

所述风电场自动电压控制系统与所述风电场集中无功补偿装置交互包括风电场自动电压控制系统发送给风电场集中所述无功补偿装置的无功控制指令、 所述风电场集中无功补偿装置发送给风电场自动电压控制系统其运行状态和无功功率的信息； 

所述测量装置与所述风电场集中无功补偿装置交互包括测量装置发送给所述风电场集中无功补偿装置的风电场并网点电压的信息。 

本发明提供的一种适用于风电场并网点电压控制的无功控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤： 

（1）根据风电场内各台风机的无功出力大小对风电场并网点电压灵敏度的排序，所述风电场自动电压控制系统按照灵敏度由大到小的顺序对风机的无功出力进行调节； 

（2）确定所述各台风机的无功是否可控； 

（3）根据所述步骤（2）所述确定的各台风机的无功可控状态，确定整个风电场的无功可控风机总数N_c，进而确定风电场内风机的可调无功总量的上下限； 

（4）将所述调度系统下发的风电场并网点目标电压U_ref与风电场并网点的实时电压U_meas进行比较，得到电压偏差值； 

（5）确定风电场需要进行调节的无功总量Q_reg，按照先所述风机后风电场集中无功补偿装置的无功分配策略对风电场需要进行调节的无功总量Q_reg进行分配。 

本发明提供的另一优选的一种适用于风电场并网点电压控制的无功控制系统的控制方法，确定所述灵敏度大小的过程为：