[发明专利]一种双馈风电机组高电压穿越方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源接入与控制领域，具体涉及一种双馈风电机组高电压穿越方法。

背景技术

大规模风电的并网运行给电力系统的安全稳定运行带来了一些负面影响，世界主要风电发达国家相继制定了风电并网导则对风电的并网行为进行了规范，其中风电的低电压穿越能力备受关注，经过持续的研究和工程实践，基于转子侧Crowbar和直流侧Chopper放电电阻的双馈风电机组低电压穿越技术得到了广泛的工程应用，风电的低电压穿越能力显著增强。

然而低电压穿越仅是风电故障电压穿越(Fault Ride Through，FRT)的一部分，风电故障穿越包括低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)和高电压穿越(High Voltage Ride Through，HVRT)两个密不可分的有机组成部分。2011年以来的几起大规模风电脱网事故表明，风电大规模脱网的典型过程为：风电机组低电压脱网→场内电压升高→风电机组高电压脱网。例如2012年我国华北地区某电网发生三相短时短路故障，具备低电压穿越能力的风电机组成功“低电压穿越后”，在随后的电网电压恢复过程中，由于电力系统及风电场无功补偿装置缺乏快速自动投切能力，电网故障切除后，造成系统局部无功过剩，电力系统发生了短时过电压，大量成功“低电压穿越”的风电机组因电网短时高电压故障而脱网，造成了系统故障进一步扩大，严重威胁电力系统的安全稳定运行。目前，具备高电压穿越能力将逐渐成为对风电的必然要求，各国关于风电故障穿越相关标准也在不断升级与完善。澳大利亚率先制定真正意义上的并网风电机组高电压穿越准则：当高压侧电网电压骤升至130％Un时，风电机组应维持60ms不脱网，并提供足够大的故障恢复电流；美国WECC风电并网标准要求当电网电压升至120％Un时，风电机组应至少维持1s不脱网。目前130％Un的电网高电压上限已成为国际共识，我国相关的风电场/风电机组高电压穿越标准也已启动。

因此，为保障大规模风电接入后的电力系统安全稳定运行，亟需开展风电机组高电压穿越实现方法研究。发明专利《一种双馈型风力发电机高压穿越控制方法》专利号201310102599，提供了一种基于转子Crowbar加直流侧Chopper的双重能耗电路，控制转子电流和直流母线电压在自身承受范围之内，从而实现双馈风电机组高电压穿越的方法，但是该方法需设计额外的硬件保护电路，且当Crowbar动作时，风电机组将处于功率失控状态，并非双馈风电机 组高电压穿越的优选方案。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种双馈风电机组高电压穿越方法。

本发明的技术方案是：

所述双馈风电机组中双馈风力发电机的转子依次通过转子侧变流器和网侧变流器接入电网，所述方法包括：

步骤1：采集所述双馈风电机组并网点的三相电压U_abc，依据所述三相电压U_abc计算其基波正序电压U₁；

步骤2：依据所述基波正序电压U₁的值判断双馈风力发电机的机端电压是否上升：若机端电压上升，则所述转子侧变流器启动无功电压补偿控制策略，所述网侧变流器启动直流侧电压控制策略，实现双馈风电机组高电压穿越。

优选的，所述无功电压补偿控制策略包括：当电网电压高于100％U_n时，转子侧变流器控制双馈风力发电机从电网吸收无功功率；

转子侧变流器控制双馈风力发电机吸收无功功率时的无功补偿参考值Q_h的计算公式为：

其中，S_n为双馈风力发电机的额定容量，P_n为双馈风力发电机的额定功率，P_s为电网发生高电压过程中双馈风力发电机组的定子输出的有功功率；

优选的，所述无功电压补偿控制策略的控制电路包括感性无功补偿单元和限幅单元；所述限幅单元的输出端接入转子侧变流器的无功功率控制电路中无功功率目标值输入端；

所述感性无功无偿单元，依据电网发生高电压过程中双馈风力发电机组的定子输出的有功功率P_s和所述基波正序电压U₁计算无功补偿参考值Q_h；

所述限幅单元，用于双馈风电机组无功功率保护；

优选的，所述直流侧电压控制策略包括：依据所述并网点的三相电压U_abc调整网侧变流器中直流侧电压控制电路的直流侧电压目标值；