[发明专利]一种用于双馈风电场的分工况分模式电压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于双馈风电场的电压控制领域，尤其涉及一种用于双馈风电场的分工况分模式电压控制方法。

背景技术

由于风电的随机性、波动性和间歇性，使得风电场的无功电压问题成为影响风电场乃至整个电网安全稳定运行的重要因素之一，尤其是在我国实行“大规模集群式开发，远距离集中式送出”的风电开发战略后，频频发生风电场内风机因电压问题而脱网的运行事故，使得风电场的无功电压控制问题亟待解决。

国内外已有大量文献在风电并网的无功电压问题方面做了深入研究。风电机组分为恒速恒频风电机组和变速恒频风电机组，恒速恒频风电机组主要是鼠笼式异步风电机组，变速恒频风电机组包括双馈感应风电机组和直驱式永磁同步风电机组，不同类型的风电机组并网对电力系统电压稳定产生的影响不同。

解决异步型风电场接入电网引起的无功电压问题，通常采用在风电场升压站低压侧母线并联电容器的方法来提高并网点的电压水平。双馈感应风电机组具有一定的无功调节能力，但其无功调节能力受有功出力变化影响，不足以完全满足风电场的无功需求，双馈型风电场的无功补偿问题也需要考虑。

因此，基于目前最主流的双馈风电机组的控制机理，提出了一种双馈风电场分工况分模式的电压控制方法，实现对风电场并网点电压的合理有效控制，维持风电并网区域电网的电压稳定。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种用于双馈风电场的分工况分模式电压控制方法，该方法基于双馈风电机组的运行特性与控制特性，实现对电网电压的跟踪与快速支持，达到提高区域电网电压合格率和稳定水平的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于双馈风电场的分工况分模式电压控制方法，包括：

步骤一：接收电网调度中心下发的双馈风电场并网PCC点电压参考值并实时采集双馈风电场并网PCC点实时电压

步骤二：判断PCC点电压是否满足其中，U_D为电压允许波动范围，若满足，则返回步骤一；若不满足，则进入下一步；

步骤三：判断是否成立，其中，U_T为电压允许波动阈值，若成立，则双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式；否则，进入应急电压控制模式。

当双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式时：

Q_pre＝k×Q_ref (1)

其中，Q_pre为双馈风电场总的无功可调容量的预测值；Q_ref为双馈风电场总的无功需求量；k为对转子侧变换器的无功控制的无功任务分配的比例系数。

当双馈风电场的无功电压控制处于正常电压控制模式时，依据风电场电压/无功灵敏度信息，通过PI环节控制实现电压偏差与无功参考值之间的转换，得到双馈风电场无功控制的偏差量ΔQ，则双馈风电场总的无功需求量Q_ref为：

Q_ref＝ΔQ+Q_mea (2)

其中，Q_mea为PCC点测量到的当前无功输出量。

所述对转子侧变换器的无功控制的无功任务分配的比例系数k为：

其中，Q_pre为双馈风电场总的无功可调容量的预测值；Q_{i_pre}为双馈机组i的无功可调容量预测值；n为双馈机组的总数。

若Q_ref＞0.9Q_pre，则无功任务分配的比例系数k为0.9，剩余的无功可由风电场配备的无功补偿设备SVC或STATCOM承担。

当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保护未动作时，转子侧变换器对风电机组定子侧有功和无功均进行解耦控制。

当双馈风电场的无功电压控制处于应急电压控制模式，且crowbar保护未动作时，根据双馈风电场的装机容量等比例分配系统无功需求量，即

其中，S_i为双馈风电机组i的容量，S_total为整个双馈风电场的装机容量；Q_{i_pre}为双馈机组i的无功可调容量预测值；Q_ref为双馈风电场总的无功需求量。