[发明专利]一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电并网系统，具体涉及一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统及方法。

背景技术

近年来，我国风电快速发展，并网规模呈现逐年翻番式增长，给社会带来一定效益，但由于电力系统配套设施不完善、风电机组本身不满足并网标准等因素，使风电机组极易发生群体性脱网，由此造成的功率缺额给电网系统频率带来极大冲击。随着风电并网规模的扩大，这种冲击越来越明显；对于远距离送出的风电场，当风电出力较高时，大量风电功率的远距离外送会造成线路压降增大，送端系统的电压稳定裕度会降低；当风电出力较小时，线路的充电功率会造成线路末端电压较高，电压控制困难。

为提高电网电能质量水平，降低风电并网对电网电能质量的影响，已开展了电网电能质量监测，实现了数据采集以及相关电能质量补偿的基本功能。但利用并网电能质量监测数据对扰动信息的提取、分析和识别以及对电网运行水平的综合评估等方面的研究还不够深入，且主要针对并网电网的电能质量问题，而没有综合考虑风力发电机组功率对并网的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双稳态控制的风电并网电脑质量监控系统及方法，除了监控并网电能质量监控的同时，还综合考虑风电发电机组功能对并网的影响，从而相应地进行调节控制提高电网电能质量水平。

一方面，本发明提供一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统，包括：风电数据采集模块、主网数据采集模块、并网接口模块、控制器和稳定补偿接入终端；

其中，风电数据采集模块、主网数据采集模块、并网接口模块和稳定补偿接入终端均与所述控制器连接，所述稳定补偿接入终端还与所述并网接口模块连接；

所述风电数据采集模块用于采集风力发电机组的功率信息，并传送给所述控制器；

所述主网数据采集模块用于采集电网主网的电能质量参数，并传送给所述控制器；

所述并网接口模块用于采集所述风力发电机组和所述电网主网的并网处的特征参数，并传送给所述控制器；

其中，所述特征参数包括设备参数和环境参数；

所述控制器用于根据风力发电机组的功率信息生成功率补偿信息，以及用于根据电网主网的电能质量参数、特征参数生成阻尼稳态补偿信息，并用于将所述功率补偿信息和所述阻尼稳态补偿信息发送给所述稳定补偿接入终端；

所述稳定补偿接入终端根据所述功率补偿信息和所述阻尼稳态补偿信息对并网处进行稳态补偿控制。

其中，风力发电机组的功率信息通过如下方式获取：风电数据采集模块采集风力发电机组的中被测点的电压值和电流值，并计算出对应的功率。

优选地，所述控制器上设有风电分析单元，所述稳定补偿接入终端上设有同步补偿器；

其中，所述风电分析单元用于根据所述风力发电机组的功率信息计算出风力发电机组的功率减少量，并判断所述功率减少量是否超过阈值，若超过阈值，则生成功率补偿信息；

所述同步补偿器根据所述功率补偿信息对并网处进行功率补偿。

所述风电分析单元用于将所述功率信息与预存的功率信息进行比较得到功率减少量，优选实施功率差多少补多少的方式，例如功率减少量为待补偿的功率量。

优选地，所述控制器上设有主网分析单元，所述稳定补偿接入终端上设有系统稳定器；

所述主网分析单元用于根据所述电能质量参数和所述特征参数分析判断并网配电是否异常，若异常，进行异常定位，并用于根据所述电网主网的电能质量参数生成阻尼稳态补偿信息；

所述系统稳定器根据所述阻尼稳态补偿信息对并网处进行暂态稳定性补偿。

其中，控制器还包括评价单元，评价单元用于主网分析单元判断出并网配电无异常或风力发电机组的功率减少量未超过阈值时，对风电并网电能质量进行评价，其评价过程包括步骤31-步骤36。

优选地，所述系统稳定器有测量滤波电路、相位补偿电路、增益调节电路、隔离信号稳定值的隔直电路和限幅电路组成，其中采用电机转速偏差为输出，并网处主网电压为输出。

其中，电机转速偏差中的电机为风力发电机组的电机。优选同步补偿器由耦合变压器和电压源逆变器组成，同步补偿器将储能设备的直流转化为一组三相交流输出电压，通过调节桥式整流电路交流侧的电压的幅值和相位，发出满足要求的无功电流，实现并网的功率补偿。

另一方面，本发明还提供一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：采集风力发电机组的功率信息、电网主网的电能质量参数以及风力发电机组和电网主网的并网处的特征参数；