[发明专利]风力发电机组高电压穿越控制方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机组高电压穿越控制方法、装置及系统，该方法包括：区域电网控制器在电网电压高于预设阈值时发送高电压穿越控制指令；风电场中央控制器对各风力发电机组的预测功率值按照从大到小进行优先级排序，以及生成及发送第一及第二高电压穿越控制信号；第一高电压穿越控制信号用于控制优先级排在前N位的风力发电机组在电网电压高于预设阈值时以预设的高电压穿越运行策略运行；第二高电压穿越控制信号用于控制其它风力发电机组在电网电压高于预设阈值时脱网运行；风力发电机组的控制器接收第一或第二高电压穿越控制信号，并进行相应的控制动作。实施本发明能在各风机侧用最小的高电压穿越的软硬件代价，保证电网的正常运行。

技术领域

本发明涉及风力发电机领域，特别涉及一种风力发电机组高电压穿越控制方法、装置及系统。

背景技术

随着社会经济的发展，电力资源已经成为人们生活的必需品。除了传统的火力发电和水力发电等方式之外，新兴的风力发电和核发电等方式也发挥重要的作用。由于风力发电具有清洁、可再生、不破坏地理环境等优点，其应用越来越广泛。然而，由于风力具有不稳定的特性，所以对风力发电的控制也尤为关键。

风力发电机机组是采集风能，将风能转换为电能的重要工具。对于风电机组而言，风电机组所在电网的电压工作情况直接影响风电机组的工作状态，现有技术中，当电网侧电压急剧升高时，电网将向风力发电机组注入一定的逆向功率即电网注入风力发电机组的逆向有功功率，电网注入风力发电机组的逆向有功功率的存在使得直流侧电压急剧上升。由于直流侧稳压电容所能存储的功率固定，即直流母线有功功率存在阈值。当直流侧电压超过阈值时，将导致直流侧稳压电容损坏，进而导致风力发电机组停机，对电网形成冲击。因此需保证直流侧电压处于阈值之下，并使风力发电机组能够承受规定时间内的电网侧高电压，即实现风力发电机组高电压穿越(High Voltage Ride Through，简称 HVRT)功能。现有技术中，一般通过直流侧能耗电路增容的方式来实现风力发电机组高电压穿越功能。此外，还可以通过提高直流母线电压来使得变流器网侧逆变器运行在一定的高电压情况，或者通过向变流器的输出无功电流，利用无功电流在电网阻抗上形成压降，降低对提升直流母线电压的要求。

由于现在大规模风电机组集中接入给电力系统带来了许多新问题，其中高电压穿越能力是非常重要的一项。对于各种类型的风力发电机组都需要具备高电压穿越能力。比如永磁直驱风机采用了无增速齿轮箱、叶轮直接驱动多极低速永磁同步发电机的变速恒频风力发电技术，风机通过全功率变流器并网，实现了发电机和电网的完全解耦，风机的并网特性主要取决于变流器电网侧的技术性能。

目前的永磁直驱机组的高电压穿越能力主要体现在两个方面：1)高电压穿越期间，通过并联于直流母线的制动单元，保持有功功率平衡；2)高电压穿越期间，网侧变流器通过输出无功电流来支撑电网电压恢复。其中，现有的针对风力发电的控制策略为：正常运行状态下，变流控制器根据风力发电机组的主控制器的指令向电网提供无功电流。当电网发生故障，执行高电压穿越时，主控制器的指令被切断，变流控制器直接按照风力发电机组的机端电压的跌落程度向电网发送无功电流，以帮助恢复电网电压。当故障被清除时，变流控制器输出的无功电流瞬间跌落至零。

目前对高电压穿越能力都是要求各个风力发电机组都要满足相应的要求，也就是说，各个风力发电机组都要匹配响应的硬件及软件资源，并在每次电网出现高电压时都要运行相应的高电压穿越策略，以消耗对应的硬件和软件资源。然而，实际对电网来说，只要在高电压出现时，各风力发电机组不要出现大面积的脱网，就不会对电网出现过大的冲击，待电压恢复正常时，即可正常运行。

因此，亟待提出一种风力发电机组高电压穿越控制方法、装置及系统，其能在各风机侧用最小的高电压穿越的软硬件代价，在电网电压高于预设阈值时保证电网的正常运行。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种风力发电机组高电压穿越控制方法、装置及系统，以实现在各风机侧用最小的高电压穿越的软硬件代价，在电网电压高于预设阈值时保证电网的正常运行。