[发明专利]一种基于电压运行状态的风电场电压控制方法

摘要

本发明涉及一种基于电压运行状态的风电场电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。本方法依据风电场并网点电压和风机机端电压定义了风电场的八种状态。依据风电场的不同状态，执行三种相应的电压控制策略，以实现三个不同的控制目标，即控制风电场内所有风机的机端电压均在安全范围内，完成调度中心下发的风电场并网点电压控制目标以及消除风电场内跨主变压器无功环流Q_cir。本方法可集成在现场运行的风电场自动电压控制系统中，使该系统能够实时根据风电场的电压状态，实施最适宜的控制策略，以实现不同的控制需求。

主权项

1.一种基于电压运行状态的风电场电压控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）设风电场并入电网的并网点电压的实际值为电网区域调度中心下发的并网点电压控制目标值为设电压合格阈值为V_Dead，对风电场并入电网的并网点电压状态进行判断，若则风电场并网点电压处于正常状态，若则风电场并网点电压处于追踪状态；（2）设风电场的各风机机端电压值的标幺值为V_G，风机机端电压值的安全参考值的标幺值为设η₁、η₂、η₃为三个判断值，且0<η₁<η₂<η₃<0.1，对风电场内各风机的电压状态进行判断，若则风机机端电压处于正常状态，若则风机机端电压处于闭锁状态，若则风机机端电压处于校正状态，若则风机机端电压处于紧急校正状态；（3）当风电场内所有风机的机端电压处于闭锁状态或正常状态，且风电场并网点电压为正常状态时，则进行以下控制：（3-1）实时测量风电场升压站内所有主变压器低压母线处的无功功率，设无功功率由低压母线流向主变压器为低压母线处的无功功率的正方向，所有低压母线处的无功功率中的最大值为最小值为若则判断出现无功功率从一台主变压器低压侧流向另一台主变压器变低压侧，称为跨主变压器无功环流，进行步骤（3-2），若则不出现跨主变压器无功环流，完成控制；（3-2）定义与无功功率最大值和最小值相对应的两条低压母线之间的跨主变压器无功环流量为Q_cir：设风电场内p台静态无功补偿装置或静态无功发生器中第k台的当前无功功率为Q_svc,k，无功功率的上限值和下限值分别为和则第k台静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率的向上可调裕度为：无功功率的向下可调裕度为：（3-3）分别计算风电场内所有静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率的向上可调裕度和向下可调裕度，从与无功功率最大值相对应的低压母线下，选择无功功率向下可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器，并记该静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率向下可调裕度值为从与无功功率最小值相对应的低压母线下选择无功功率向上可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器，并记该静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率向上可调裕度值为设静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率的调节量为Qsvcstep=min(Qsvc,xDownAvail,Qsvc,yUpAvail,Qcir);]]>（3-4）对步骤（3-3）中选择的无功功率向下可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器下达降低无功功率的控制指令，降低的无功功率值为上述对步骤（3-3）中选择的无功功率向上可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器下达增加无功功率的控制指令，增加的无功功率值为上述（4）当风电场内所有风机的机端电压处于闭锁状态或正常状态，且风电场并网点电压为追踪状态时，进行以下控制：设风电场内每台风机的无功功率对风电场并网点电压的灵敏度的平均值为灵敏度放大系数为N₁，N₁的取值为1-16的整数，每台静态无功补偿装置或静态无功发生器对风电场并网点电压的灵敏度的平均值为灵敏度放大系数为N₂，N₂的取值为1-16的整数，设风电场有n台风机和p台静态无功补偿装置或静态无功发生器，n台风机中的第i台风机的当前无功功率为Q_wtg,i，第i台风机的无功功率上限值和下限值分别为和p台静态无功补偿装置或静态无功发生器中的第j台的无功功率为Q_svc,j，第j台静态无功补偿装置或静态无功发生器无功功率的上限值和下限值分别为和设第i台风机的无功功率控制目标值为第j台静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率控制目标值为若则将因电压偏低处于闭锁状态的风机和正常状态的风机的无功功率当前值调整为无功功率控制目标值Qwtg,iset=Qwtg,i+VwRef-VwRealSwtgpoc×N1×Qwtg,iUpLmt-Qwtg,iΣi=1n(Qwtg,iUpLmt-Qwtg,i)]]>并将静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率当前值调整为无功功率控制目标值Qsvc,jset=Qsvc,j+VwRef-VwRealSsvcpoc×N2×Qsvc,jUpLmt-Qsvc,jΣi=1p(Qsvc,jUpLmt-Qsvc,j);]]>若则将因电压偏高处于闭锁状态的风机和正常状态的风机的无功功率当前值调整为无功功率控制目标值Qwtg,iset=Qwtg,i+VwRef-VwRealSwtgpoc×N1×Qwtg,i-Qwtg,iDownLmtΣi=1n(Qwtg,i-Qwtg,iDownLmt)]]>并将静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率当前值调整为无功功率控制目标值Qsvc,jset=Qsvc,j+VwRef-VwRealSsvcpoc×N2×Qsvc,j-Qsvc,jDownLmtΣi=1p(Qsvc,j-Qsvc,jDownLmt);]]>（5）当风电场所有风机中有一台或多台风机的机端电压判断为校正或紧急校正状态时，进行以下控制：设风电场内有z台风机的机端电压处于校正或紧急校正状态，其中第r台风机的当前无功功率为Q_wtg,r，无功功率的上限值和下限值分别为和风机机端电压值的标幺值为V_G，r，风机机端电压值的安全参考值的标幺值为设风电场风机的无功功率对风机机端电压灵敏度的平均值为灵敏度放大系数为N₃，当风机处于紧急校正状态时，N₃取值为1，当风机处于校正状态时，N₃取值为2-8；（5-1）设第r台风机的无功功率控制目标值为分别将机端电压处于校正状态或紧急校正状态的z台风机的无功功率当前值调整为无功功率控制目标值：Qwtg,rset=Qwtg,r+VGRef-VG,rSwtgwtg×N3]]>再进行以下判断；（5-2）若风电场并网点电压为正常状态，或风电场并网点电压为追踪状态且电压控制方向和风机机端电压的校正控制方向相反，则发出：“风电场并网点电压控制目标设定不合理”的报警信号；（5-3）若风电场并网点电压为追踪状态，且电压控制方向和风机机端电压的校正控制方向相同，进行以下判断：若存在风机处于紧急校正状态，则重复步骤（4），并使步骤（4）中的N₁=N₂=1；若所有风机均处于校正状态、闭锁状态或正常状态，则重复步骤（4）。