專利名稱：用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法，屬于新能源 發(fā)電技術(shù)中的風(fēng)電場(chǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近10年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電在全球以年增長(zhǎng)率超過(guò)30%而成為發(fā)展最快的清潔能源。目 前，風(fēng)力發(fā)電的核心控制技術(shù)一直掌握在國(guó)外企業(yè)手中，風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)等核心控制技術(shù) 尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，機(jī)組控制系統(tǒng)、風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)等相關(guān)控制產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口。隨著風(fēng)電 場(chǎng)數(shù)量的增加和規(guī)模的擴(kuò)大、風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)受制于人給風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行管理帶來(lái)的弊端也
日趨明顯。風(fēng)電場(chǎng)中央監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)用于集中和遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行， 運(yùn)用現(xiàn)代信息和通訊技術(shù)，實(shí)時(shí)收集、分析并報(bào)告各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力狀況和機(jī)組、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行 狀況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)或根據(jù)管理人員反饋的指令對(duì)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行進(jìn)行效率優(yōu)化和 安全保障控制?，F(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，例如丹麥Vestas公司的VestasOnline，一般由三 部分組成中央集控(站控層)、就地控制(現(xiàn)地層)、遠(yuǎn)方控制。監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種 功能，如數(shù)據(jù)采集與處理功能、控制功能、報(bào)警功能、畫面顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、打印報(bào)表、操作權(quán) 限、多種曲線顯示等，滿足運(yùn)行人員的各種需要，使運(yùn)行人員可以在風(fēng)電場(chǎng)中控室或遠(yuǎn)方進(jìn) 行監(jiān)視與控制，同時(shí)風(fēng)電運(yùn)營(yíng)公司通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)各地的風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān) 控和管理，解決了風(fēng)電運(yùn)營(yíng)公司以前難以對(duì)各地的風(fēng)電場(chǎng)統(tǒng)一管理的問(wèn)題，并且可以對(duì)風(fēng) 電場(chǎng)中的多種風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)無(wú)人值守的目標(biāo)。目前，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)多為大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)集中接入電力系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)的總?cè)萘恳话阌?幾十兆瓦到幾百兆瓦，國(guó)內(nèi)風(fēng)電運(yùn)營(yíng)公司下屬的風(fēng)電場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和運(yùn)營(yíng)情況只能通過(guò)風(fēng) 電機(jī)組廠商各自配套的監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組機(jī)型的多樣性，而每一種機(jī)型 的控制系統(tǒng)都不一樣，都需要一套相應(yīng)的中央集控軟件和相應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，這些軟件 隨著廠商的不同而不同，無(wú)法提供在線自動(dòng)功率調(diào)節(jié)功能，風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率調(diào)節(jié)大多采 用人工設(shè)定的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，響應(yīng)慢，效率低，無(wú)法滿足電網(wǎng)對(duì)其可控及可調(diào)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)在線自 動(dòng)功率調(diào)節(jié)的問(wèn)題，提供一種用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功 功率自動(dòng)控制方法，具有(1)計(jì)劃跟蹤模式控制程序；(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。所述的用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法包括以下步驟a、判斷控制模式，若為計(jì)劃跟蹤模式，進(jìn)入步驟b，若為自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式，進(jìn)入步驟 d，b、讀取風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)實(shí)時(shí)電壓V，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)電壓參考值Vref，計(jì)算電壓偏差
3AV = V-Vref，進(jìn)入步驟c，C、按式(1)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功調(diào)整量Q'Q' = Qpre+SX Δ V(1)式中，Qpre為前一時(shí)刻的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)無(wú)功功率，S為風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率關(guān)于并網(wǎng) 點(diǎn)電壓的靈敏度信息，進(jìn)入步驟f，d、讀取風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)實(shí)時(shí)電壓V，若滿足0.98Vref < V彡1.02V&條件，風(fēng)電場(chǎng)不 進(jìn)行電壓無(wú)功控制，仍按當(dāng)前的無(wú)功出力運(yùn)行，若不滿足上述條件，進(jìn)入步驟e，e、計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差Δν，根據(jù)式(1)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功調(diào)整量，進(jìn)入步驟 f,f、判斷調(diào)整后的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力Q'是否滿足風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行要求，若Q' >9_或 Q' < Qmin，則風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力Q'修正為Q' =\Qmx Q, > Qmax(7)
I^rnin Q < Qmin式中，Qmax和Qmin分別為風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力最大值和最小值，進(jìn)入步驟g，g、將得到的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)無(wú)功出力按風(fēng)電機(jī)組容量比例分配到每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)行 無(wú)功調(diào)控，經(jīng)Is延時(shí)，返回步驟a。本發(fā)明的有益效果如下(1)本發(fā)明為風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提供了風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法，具有比較強(qiáng)大 的風(fēng)電功率自動(dòng)化控制功能，并能夠較好地與我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)接口，將風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn) 行數(shù)據(jù)發(fā)送到電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，并從調(diào)度系統(tǒng)接收電網(wǎng)的調(diào)度指令，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心的要 求、地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行的需求和風(fēng)電場(chǎng)的工況進(jìn)行電力實(shí)時(shí)輸出與運(yùn)行控制，能夠在風(fēng)電場(chǎng)級(jí) 對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)出力進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，有利于并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)配合運(yùn) 行。 (2)本發(fā)明的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法能夠提高風(fēng)電場(chǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行及管理水平。


圖1為本發(fā)明中風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制功能示意圖。圖2為圖1中風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明不限于所給 出的例子。如圖1所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法具有(1) 計(jì)劃跟蹤模式控制程序；(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。實(shí)施例一如圖2所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法中采用計(jì) 劃跟蹤模式的自動(dòng)控制程序。該并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)總有功容量為100MW，無(wú)功容量為士 33. 5MVar,由67臺(tái)單機(jī)有功容
4量為1. 5MW、無(wú)功容量為士0. 5MVar的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成，風(fēng)電場(chǎng)初始無(wú)功出力為0，初 始電壓為230kV，風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功關(guān)于并網(wǎng)點(diǎn)電壓的靈敏度為2。此時(shí)，人工設(shè)定風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn) 電壓為220kV，則計(jì)算得無(wú)功出力值為20MVar，則無(wú)功出力控制程序?qū)⒃撝蛋礄C(jī)組容量比 例分配到各風(fēng)電機(jī)組，即每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組調(diào)整無(wú)功出力0. 3MVar，這樣即可滿足無(wú)功出力的要 求。實(shí)施例二 如圖2所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法中采用自 適應(yīng)調(diào)節(jié)模式的自動(dòng)控制程序。該并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)總有功容量為100MW，無(wú)功容量為士 33. 5MVar,由67臺(tái)單機(jī)有功容 量為1. 5MW、無(wú)功容量為士0. 5MVar的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成，風(fēng)電場(chǎng)初始按恒單位功率因 數(shù)方式運(yùn)行，無(wú)功出力為0，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始無(wú)功出力也為0，風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功關(guān)于并網(wǎng)點(diǎn) 電壓的靈敏度為1。此外，由于電壓為局部量，即無(wú)功的調(diào)節(jié)只能在很小的局部區(qū)域內(nèi)對(duì)電 壓產(chǎn)生影響，故風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功調(diào)節(jié)只兼顧風(fēng)電場(chǎng)接入地區(qū)局部電網(wǎng)的電壓影響，具體控制 時(shí)，選擇風(fēng)電場(chǎng)接入變電站低壓側(cè)電壓作為控制對(duì)象，首先，讀取風(fēng)電場(chǎng)接入變電站的實(shí)測(cè) 電壓為230kV，電壓參考值為220kV，范圍為215kV 225kV，超出允許運(yùn)行電壓范圍，計(jì)算得 風(fēng)電場(chǎng)調(diào)整無(wú)功出力lOMVar，調(diào)整后的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力為lOMVar，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功出 力調(diào)整0. 15MVar，調(diào)整后每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功出力為0. 15MVar。調(diào)整后，延時(shí)ls，再次測(cè)得 風(fēng)電場(chǎng)接入變電站低壓側(cè)電壓為226kV，仍然超出允許運(yùn)行電壓范圍，此時(shí)計(jì)算得風(fēng)電場(chǎng)再 次調(diào)整無(wú)功出力6MVar，調(diào)整后的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力為16MVar，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功出力調(diào) 整0. 09MVar，調(diào)整后每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功出力為0. 24MVar0調(diào)整后，延時(shí)ls，測(cè)得風(fēng)電場(chǎng)接 入變電站低壓側(cè)電壓為224kV，在允許運(yùn)行電壓范圍內(nèi)，恢復(fù)到正常電壓范圍。
權(quán)利要求
用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法，其特征在于具有(1)計(jì)劃跟蹤模式控制程序；(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法，其特征 在于，進(jìn)一步包括以下步驟a、判斷控制模式，若為計(jì)劃跟蹤模式，進(jìn)入步驟b，若為自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式，進(jìn)入步驟d，b、讀取風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)實(shí)時(shí)電壓V，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)電壓參考值Vref，計(jì)算電壓偏差ΔV =V_VMf，進(jìn)入步驟c，c、按式(1)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功調(diào)整量Q'Q' = Qpre+SX Δ V (1)式中，Qpre為前一時(shí)刻的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)無(wú)功功率，S為風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率關(guān)于并網(wǎng)點(diǎn)電 壓的靈敏度信息，進(jìn)入步驟f，d、讀取風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)實(shí)時(shí)電壓V，若滿足0.98Vref ^ V^ 1. 02Vref條件，風(fēng)電場(chǎng)不進(jìn)行 電壓無(wú)功控制，仍按當(dāng)前的無(wú)功出力運(yùn)行，若不滿足上述條件，進(jìn)入步驟e，e、計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差Δν，根據(jù)式(1)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功調(diào)整量，進(jìn)入步驟f，f、判斷調(diào)整后的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力Q'是否滿足風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行要求，若Q'>9_或9' < Qmin，則風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力Q'修正為
全文摘要
用于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無(wú)功功率自動(dòng)控制方法，其特征是具有(1)計(jì)劃跟蹤模式控制、(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制。本發(fā)明具有比較強(qiáng)大的風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的電力實(shí)時(shí)輸出與運(yùn)行控制功能，能夠較好地與我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度接口，有利于并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)配合運(yùn)行，提高風(fēng)電場(chǎng)的自動(dòng)化控制及管理運(yùn)行水平。
文檔編號(hào)H02J3/18GK101976845SQ201010269019
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者倪振華, 包海龍, 石磊, 陳寧 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院;上海市電力公司