[发明专利]基于大型海上风电送出系统的多层无功补偿方法

说明书

本发明提供了一种基于大型海上风电送出系统的多层无功补偿装置，包括：协调层、控制层及执行层，所述协调层接受所述电网参数检测模块输出的电气量用于无功缺额的计算，并根据补偿方案对补偿无功容量进行分配；当所述控制层接收到所述协调层发出的分配容量后，所述控制层根据无功电流参考值生成各无功补偿装置的控制信号；所述控制层生成的控制信号作用于所述执行层内的无功补偿装置主电路，并将无功容量输送至所述电网。本发明可以实现电网无功功率的动态调节，并通过合理分配无功补偿容量，最大程度地利用系统中安装的不同特性无功补偿装置的补偿能力，帮助系统电压的快速恢复。

技术领域

本发明涉及电力系统无功补偿技术领域，具体地，涉及一种基于大型海上风电送出系统的多层无功补偿方法及装置。

背景技术

在传统化石能源日益枯竭的背景下，光伏、风电等清洁能源得到了快速的发展。通过大型海上风电场发出的有功功率经过汇集之后需要通过直流环节并入交流系统。直流环节中的电压源型变流器(VSC)作为大型海上风电系统连接陆上交流系统的接口，除了实现基本的功率输送的功能之外，还要求能够向系统提供足够的无功补偿能力。VSC具备一定的无功补偿能力，但由于额定容量的限制往往无法满足实际运行需求，需要加装额外的无功补偿装置。目前，晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)是常用的两种无功补偿装置。TSC具有控制策略简单、价格较低、便于安装的优点，但同时缺点明显，比如对电网有谐波污染、响应速度慢、运行效率较低等。而SVG响应速度快、调节连续、对电网污染小，但由于开关器件容量的限制，使得大功率场合使用SVG的成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于大型海上风电送出系统的多层无功补偿装置。

所述装置包括：协调层、控制层及执行层，所述协调层接受电网参数检测模块输出的电气量用于无功缺额的计算，制定无功分配方案对无功容量进行分配，并输出给定参考值；所述控制层根据所述协调层发出的给定参考值生成所述执行层中各无功补偿装置的控制信号；所述控制层生成的控制信号作用于所述执行层内的无功补偿装置主电路，并将无功容量输送至所述电网，进行无功补偿。

进一步地，所述执行层中安装无功补偿装置包括静止无功发生器SVG、晶闸管投切电容器TSC，和电压源型变流器VSC。

进一步地，所述协调层包括无功计算模块和无功分配模块；所述无功计算模块的输入端与所述电网参数检测模块的输出端连接，所述无功计算模块的输出端与所述无功分配模块的输入连接，所述无功分配模块的输出端连接与所述控制层中各无功补偿装置对应的控制模块。

进一步地，所述无功计算模块接受所述电网参数检测模块输出的电压、电流量用于计算系统总无功电流参考值I_q.ref。

进一步地，所述无功分配模块根据所述总无功电流参考值I_q.ref确定各无功补偿装置的给定参考值。

进一步地，所述无功分配模块根据总无功电流参考值确定各无功补偿装置的给定参考值，其无功分配方案包括：

当I_q.ref小于SVG额定电流I_{N_SVG}时，无功电流均由SVG输出；

当I_q.ref大于SVG额定电流I_{N_SVG}，同时小于SVG额定电流I_{N_SVG}与TSC额定电流NI_{N_TSC}之和时，无功功率优先由TSC进行分级补偿，剩余容量分配给SVG输出；其中N为TSC内部电容器组总数量，I_{N_TSC}为单个电容器组的额定电流；