專利名稱：風(fēng)電場無功電壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場無功電壓控制方法，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近幾年來，風(fēng)力發(fā)電作為可再生清潔能源發(fā)電得到大力發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電具有隨機性、間歇性和不可控性，風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模接入給電力系統(tǒng)的安全運行帶來很大的影響，其中無功電壓問題就是最受關(guān)注，也是實際運行中最為常見的問題之一。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電機組實現(xiàn)了有功、無功的解耦控制，可以獨立的調(diào)節(jié)有功、無功，風(fēng)電機組可以作為風(fēng)電場的重要無功電源。但實際運行中，風(fēng)電機組基本上并未參與無功調(diào)節(jié)，造成大容量低成本無功容量閑置。 早期的風(fēng)電場通過投切電容器進行無功電壓控制，響應(yīng)慢、調(diào)節(jié)不平滑，在系統(tǒng)運行中無法實現(xiàn)最佳補償狀態(tài)。目前，新建風(fēng)電場都配備了動態(tài)無功補償裝置，如SVC、SVG等，以提高無功調(diào)節(jié)的動態(tài)響應(yīng)速度。但是，在分多期建設(shè)的風(fēng)電場中，常常出現(xiàn)多個SVC、SVG并存的情況，由于多個無功補償裝置各自為政，缺乏協(xié)調(diào)，調(diào)節(jié)時極易出現(xiàn)電壓震蕩。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的在于提供一種風(fēng)電場無功電壓控制方法，根據(jù)計算得出的風(fēng)電場并網(wǎng)點的無功需求，對風(fēng)電場的無功功率做統(tǒng)一規(guī)劃，協(xié)調(diào)控制風(fēng)電場內(nèi)每臺風(fēng)電機組和無功補償裝置的無功輸出，使得風(fēng)電場并網(wǎng)點的無功輸出滿足系統(tǒng)負荷的變化，維持風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟( I)測量得到風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓實時值U_，計算電壓實時值Umea與并網(wǎng)點電壓目標值Utawt的差值的絕對值，記為電壓偏差Λ U= I u_-uta_ I ；(2)設(shè)置電壓偏差的死區(qū)閥值δ，若電壓偏差A(yù)U大于死區(qū)閥值δ則進入步驟(3)，否則返回步驟(I)；(3)通過自學(xué)習(xí)法辨識風(fēng)電場與電網(wǎng)之間的系統(tǒng)阻抗X ;(4)計算風(fēng)電場無功目標值Qtarget，Qtaxget =腦)+^Lx^a糾，其
AU mea
中，Qfflea為風(fēng)電場并網(wǎng)點的無功實時值；(5)判斷各臺風(fēng)電機組和無功補償裝置是否滿足預(yù)先設(shè)定的保護約束條件，不滿足所述保護約束條件的風(fēng)電機組和無功補償裝置不參與無功電壓控制；(6)根據(jù)優(yōu)先調(diào)節(jié)風(fēng)電機組無功，其次調(diào)節(jié)無功補償裝置無功的原則，將無功目標值Qtawt進行初次分配，即在風(fēng)電機組與無功補償裝置間進行分配；(7)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的單機無功分配原則，將初次分配的結(jié)果進行再次分配，即分別在風(fēng)電機組間、無功補償裝置間進行分配；
(8)根據(jù)風(fēng)電機組、無功補償裝置分配的結(jié)果，向風(fēng)電機組和無功補償裝置發(fā)出無功控制指令；9)等待風(fēng)電機組、無功補償裝置執(zhí)行指令動作完成后，返回步驟(I)。進一步的技術(shù)方案是上述步驟(3)中，對所述系統(tǒng)阻抗設(shè)置上下限值，當(dāng)不能辨識出系統(tǒng)阻抗時，取其上限。上述步驟(3)中，辨識所述系統(tǒng)阻抗的前后兩次電壓差值大于O. 5%額定母線電
壓。 上述步驟(5)中，所述保護約束條件包括模擬量越限保護條件、狀態(tài)量閉鎖保護條件、通信中斷保護條件。上述步驟(6)中，所述初次分配的具體步驟為(a)計算風(fēng)電場內(nèi)參與無功電壓控制的每臺風(fēng)電機組、無功補償裝置的無功可調(diào)上、下限值；( b )計算風(fēng)電場無功目標值Qtawt與無功實時值Q_的差值，記為無功增量
，若無功增量AQ大于零，轉(zhuǎn)至步驟(c)，若無功增量AQ小于零，轉(zhuǎn)至步驟
d);(c)根據(jù)風(fēng)電機組、無功補償裝置的無功可調(diào)上限值，計算風(fēng)電場內(nèi)參與無功電壓控制的風(fēng)電機組的無功增裕度總和Qamgin、無功補償裝置的無功增裕度總和Qeragin,計算公式如下
mQoma^n = 〉Gi max QGirnea )
/=1QCmaTgjn = Z(( Omax _ Qcimea )
" /=1其中，m、n分別為風(fēng)電機組、無功補償裝置臺數(shù)，Qcifflea,Qcifflea分別為風(fēng)電機組、無功補償裝置無功實時值；(d)根據(jù)風(fēng)電機組、無功補償裝置的無功可調(diào)下限值，計算風(fēng)電場內(nèi)參與無功電壓控制的風(fēng)電機組的無功減裕度總和QGmargin,無功補償裝置的無功減裕度總和QCmargin,計算公式如下
tnarg ιπ — X (^(}jmea Q(Hmm )
/=1Qcm argi/1 ~ ^ {Q( lnieu ~ Qd min )
/=1其中，m、n分別為風(fēng)電機組、無功補償裝置臺數(shù)，Qcifflea>Qcifflea分別為風(fēng)電機組、無功補償裝置無功實時值。上述步驟(7)中，無功分配原則包括相似功率因數(shù)、相似調(diào)整裕度、與容量成比例。本發(fā)明的有益效果如下
I.本發(fā)明以風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓為控制目標，以無功作為調(diào)整量。根據(jù)風(fēng)電場的無功需求，對風(fēng)電場的無功電源統(tǒng)一規(guī)劃，確定風(fēng)電場內(nèi)每臺風(fēng)電機組和無功補償裝置的無功輸出，實現(xiàn)風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)電機組和無功補償裝置的協(xié)調(diào)控制；2.本發(fā)明控制過程充分考慮到了風(fēng)電機組和無功補償裝置的保護約束條件，對不滿足約束條件的風(fēng)電機組和無功補償裝置不參與無功電壓控制；3.本發(fā)明的控制方法能夠使得風(fēng)電場并網(wǎng)點的無功輸出滿足系統(tǒng)負荷變化，抑制由負荷變化引起的母線電壓波動，具有維持風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定的作用。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
來詳細說明本發(fā)明；圖I為本發(fā)明風(fēng)電場無功電壓控制方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的風(fēng)電場接入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明以風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓為控制目標，以無功作為調(diào)整量，通過對風(fēng)電機組和無功補償裝置的協(xié)調(diào)控制，使并網(wǎng)點電壓滿足電網(wǎng)電壓要求。如圖I所示為本發(fā)明風(fēng)電場無功電壓控制方法的流程圖。本實施例的方法包括以下步驟( I)測量得到風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓實時值Umea,計算電壓實時值U_與并網(wǎng)點電壓
目標值Utarget的差值的絕對值，記為電壓偏差Λ U= I Ufflea-Utarget I。(2)設(shè)置電壓偏差的死區(qū)閥值δ，若電壓偏差A(yù)U大于死區(qū)閥值δ則進入步驟
(3)，否則返回步驟(I)。(3)通過自學(xué)習(xí)法辨識風(fēng)電場與電網(wǎng)之間的系統(tǒng)阻抗X。圖2是風(fēng)電場接入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，X就表示電站到母線的系統(tǒng)阻抗。設(shè)第S次調(diào)整前，高壓母線電壓Us-，向系統(tǒng)發(fā)出無功QS_，調(diào)整后分別為Us+、Qs+，這時可以寫出方程式為(QS+/US+-QS7US_)X=(US+-US_)。設(shè)有T次調(diào)整記錄，則有
權(quán)利要求
1.風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)測量風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓；測量得到風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓實時值仏63，計算電壓實時值^與并網(wǎng)點電壓目標值Utmgrt的差值的絕對值，記為電壓偏差A(yù)U=|U_-Ut一 I ； (2)判斷風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓是否滿足電網(wǎng)要求；設(shè)置電壓偏差的死區(qū)閥值S，若電壓偏差A(yù)U大于死區(qū)閥值5則進入步驟(3)，否則返回步驟(I); (3)計算系統(tǒng)阻抗；通過自學(xué)習(xí)法辨識風(fēng)電場與電網(wǎng)之間的系統(tǒng)阻抗X; (4)計算風(fēng)電場并網(wǎng)點的無功目標值，該無功目標值Qtmgrt公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于所述步驟(3)中，對所述系統(tǒng)阻抗設(shè)置上下限值，當(dāng)不能辨識出系統(tǒng)阻抗時，取其上限。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于上述步驟(3)中，辨識所述系統(tǒng)阻抗的前后兩次電壓差值大于0. 5%額定母線電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于上述步驟(5)中，所述保護約束條件包括模擬量越限保護條件、狀態(tài)量閉鎖保護條件、通信中斷保護條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于上述步驟(6)中，所述初次分配的具體步驟為 (a)計算風(fēng)電場內(nèi)參與無功電壓控制的每臺風(fēng)電機組、無功補償裝置的無功可調(diào)上、下限值； (b)計算風(fēng)電場無功目標值Qtmgrt與無功實時值Q-的差值，記為無功增量 ，若無功增量AQ大于零，轉(zhuǎn)至步驟(c)，若無功增量AQ小于零，轉(zhuǎn)至步驟Cd)； (c)根據(jù)風(fēng)電機組、無功補償裝置的無功可調(diào)上限值，計算風(fēng)電場內(nèi)參與無功電壓控制的風(fēng)電機組的無功增裕度總和Qeragin、無功補償裝置的無功增裕度總和Qomgin,計算公式如下
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于上述步驟(c)中，首先判斷無功增量AQ的絕對值I AQl是否大于Qtjmmgin，如果不大于Qaimgin，則風(fēng)電場無功增量A Q由風(fēng)電機組單獨承擔(dān)，風(fēng)電機組承擔(dān)的無功增量△ Qe= A Q,無功補償裝置承擔(dān)的無功增量A Qg=O ； 如果大于Qamgin,其次判斷無功增量A Q的絕對值I A Q I是否大于(QamgiJQamgin)，如果不大于，則風(fēng)電場無功增量由風(fēng)電機組和無功補償裝置共同承擔(dān)，風(fēng)電機組承擔(dān)的無功增量A Qtj=-Qamgin，無功補償裝置承擔(dān)的無功增量AQe=AQ-Qamgin ； 如果大于(Qamgil^Qamgin),則風(fēng)電場無功增量AQ由風(fēng)電機組和無功補償裝置共同承擔(dān)，風(fēng)電機組承擔(dān)的無功增量A Qc=-Qcmargin,無功補償裝置承擔(dān)的無功增量A Qc=-Qcmargin,轉(zhuǎn)至步驟(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于所述步驟(d)中，首先判斷無功增量AQ的絕對值I AQl是否大于Qtjmmgin，如果不大于Qaimgin，則風(fēng)電場無功增量A Q由風(fēng)電機組單獨承擔(dān)，風(fēng)電機組承擔(dān)的無功增量△ Qe= A Q,無功補償裝置承擔(dān)的無功增量A Qg=O ； 如果大于Qtogin，其次判斷無功增量A Q的絕對值I AQl是否大于(QemmgiZQamgin)，如果不大于(Qttogil^Qamgin),則風(fēng)電場無功增量AQ由風(fēng)電機組和無功補償裝置共同承擔(dān)，風(fēng)電機組承擔(dān)的無功增量A Qtj=-Qamgin，無功補償裝置承擔(dān)的無功增量AQe=AQ-Qamgin ； 如果大于(Qamgil^Qamgin),則風(fēng)電場無功增量AQ由風(fēng)電機組和無功補償裝置共同承擔(dān)，風(fēng)電機組承擔(dān)的無功增量A Qc=-Qcmargin,無功補償裝置承擔(dān)的無功增量A Qc=-Qcmargin,轉(zhuǎn)至步驟(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任意一項所述的風(fēng)電場無功電壓控制方法，其特征在于上述步驟(7)中，所述單機無功分配原則包括相似功率因數(shù)、相似調(diào)整裕度、與容量成比例。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種風(fēng)電場無功電壓控制方法，該方法步驟為(1)測量風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓；(2)判斷風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓是否滿足電網(wǎng)要求；(3)計算系統(tǒng)阻抗；(4)計算風(fēng)電場并網(wǎng)點的無功目標值；(5)判斷各臺風(fēng)電機組和無功補償裝置是否滿足預(yù)先設(shè)定的保護約束條件；(6)無功目標值在風(fēng)電機組與無功補償裝置間進行初次分配；(7)將初次分配的結(jié)果進行再次分配；(8)向風(fēng)電機組和無功補償裝置發(fā)出無功控制指令；(9)等待風(fēng)電機組、無功補償裝置執(zhí)行指令動作完成后，返回步驟(1)。本發(fā)明以風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓為控制目標，以風(fēng)電場的無功功率作為調(diào)整量，使得風(fēng)電場并網(wǎng)點的無功輸出滿足系統(tǒng)負荷的變化和電網(wǎng)電壓要求，維持風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定。
文檔編號H02J3/16GK102969722SQ201210451170
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者劉雙, 張建周, 柏嵩, 嚴濤松 申請人:南京中德保護控制系統(tǒng)有限公司