本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電分散式接入及風(fēng)力發(fā)電一次調(diào)壓的
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是指一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入一次調(diào)壓方法。
背景技術(shù)：
：大型半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，主要部件包括齒輪箱、中速永磁同步發(fā)電機(jī)、葉片、塔筒、全功率變流器。隨著國(guó)家對(duì)風(fēng)電消納能力的要求逐步加強(qiáng)，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入將會(huì)成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。然而，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入有別于傳統(tǒng)集中式接入方案，其主要特點(diǎn)為：距離電源遠(yuǎn)且距離負(fù)荷近，機(jī)網(wǎng)電抗大，接入電網(wǎng)負(fù)荷的接入退出與風(fēng)電功率的波動(dòng)等都將大大影響接入點(diǎn)電壓穩(wěn)定。但分散式接入均未配備穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，因此其接入電網(wǎng)的穩(wěn)定控制難度大，亦影響了大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入的推廣。目前，大型半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱風(fēng)機(jī))由于采用全功率變流器，均可運(yùn)行在功率因數(shù)-0.95(感性)～0.95(容性)范圍內(nèi)，具備較強(qiáng)的無(wú)功能力。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制算法中并未涉及接入點(diǎn)一次調(diào)壓相關(guān)控制邏輯，機(jī)組僅運(yùn)行在恒定功率因數(shù)或恒定無(wú)功功率模式。不能控制接入點(diǎn)電壓水平，為大型半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入推廣形成了阻力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入一次調(diào)壓方法，用于解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入后控制并網(wǎng)點(diǎn)電壓穩(wěn)定問(wèn)題，采用本發(fā)明方法可解決大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入后機(jī)網(wǎng)電抗大、距離電源遠(yuǎn)且距離負(fù)荷近所帶來(lái)的控制難度大的問(wèn)題，可有效提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入后并網(wǎng)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定，有利于大型半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入的推廣。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入一次調(diào)壓方法，該方法是先通過(guò)采集風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)三相電流及三相電壓瞬時(shí)值，然后計(jì)算風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)平均電壓及并網(wǎng)總無(wú)功功率，再利用設(shè)定電壓與并網(wǎng)平均電壓偏差值δu計(jì)算求取設(shè)定無(wú)功功率qn+1，最后限幅獲得下發(fā)無(wú)功功率q′n+1，下發(fā)變流器執(zhí)行；其步驟過(guò)程如下：1)數(shù)據(jù)采集風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)利用plc模塊采集風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓瞬時(shí)值(ua(t)、ub(t)、uc(t))及三相電流瞬時(shí)值(ia(t)、ib(t)、ic(t))，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至寄存器，具體情況如下：三相電流瞬時(shí)值電流是采用電流互感器將一次側(cè)電流轉(zhuǎn)換為1a或5a后再接入plc模塊，并在換算軟件中換算回一次值ia(t)、ib(t)、ic(t)后再存儲(chǔ)至寄存器，若plc模塊無(wú)內(nèi)部分流器，則采用在回路中并聯(lián)電阻的方式；三相電壓瞬時(shí)值電壓是將并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓直接接入plc采集模塊，并存儲(chǔ)至寄存器，若plc模塊的電壓量程無(wú)法滿足直接采集要求，則需接入電壓互感器進(jìn)行轉(zhuǎn)接，將電壓轉(zhuǎn)至可用量程進(jìn)行采集，并在換算軟件中換算回一次值ua(t)、ub(t)、uc(t)后再存儲(chǔ)至寄存器；2)采集周期判斷判斷數(shù)據(jù)采集時(shí)間是否達(dá)到設(shè)定采集周期tk，若達(dá)到跳至步驟3)，若未達(dá)到則繼續(xù)循環(huán)上面步驟2)的數(shù)據(jù)采集；其中采集周期tk＝λt,λ為數(shù)據(jù)窗周波數(shù)，t為系統(tǒng)每周波時(shí)間，50hz系統(tǒng)每周波時(shí)間60hz系統(tǒng)每周波時(shí)間數(shù)據(jù)窗周波數(shù)λ推薦1/2的整數(shù)倍數(shù)，如果選擇一個(gè)不是1/2的倍數(shù)的隨機(jī)數(shù)，且小于5，那么測(cè)量值將大幅波動(dòng)，在50hz的電力系統(tǒng)中λ≥2.5，而在60hz的電力系統(tǒng)中λ≥3；3)數(shù)據(jù)計(jì)算計(jì)算在tk時(shí)間采樣周期內(nèi)的三相電壓有效值(ua、ub、uc)、三相電流有效值(ia、ib、ic)以及三相總無(wú)功功率qn，在tk時(shí)間采樣周期內(nèi)數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度n＝n1*λ，式中n1為一個(gè)周波內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，50hz系統(tǒng)n1＝fs/50,60hz系統(tǒng)n1＝fs/60，fs為采集頻率；計(jì)算完成后進(jìn)入步驟4)，其中詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如下：3.1)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)電壓有效值(ua、ub、uc)，計(jì)算公式如下：式中，u(t)為單相瞬時(shí)電壓值，u為單相電壓有效值，n為數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度；3.2)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)電流有效值(ia、ib、ic)，計(jì)算公式如下：式中，i(t)為單相瞬時(shí)電流值，i為單相電流有效值，n為數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度；3.3)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)單相有功功率(pa、pb、pc)，計(jì)算公式如下：式中，p為單相有功功率，n為數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度，u(t)為單相瞬時(shí)電壓值，i(t)為單相瞬時(shí)電流值；3.4)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)單相視在功率(sa、sb、sc)，計(jì)算公式如下：s＝u·i式中，s為單相視在功率，u為單相電壓有效值，i為單相電流有效值；3.5)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)單相無(wú)功功率(qa、qb、qc)，計(jì)算公式如下：式中，q為單相無(wú)功功率，s為單相視在功率，p為單相有功功率；3.6)計(jì)算三相總無(wú)功功率qn，計(jì)算公式如下：qn＝qa+qb+qc式中，qa為a相無(wú)功功率，qb為b相無(wú)功功率，qc為c相無(wú)功功率；4)fvrt動(dòng)作判斷plc模塊利用通訊接收變流器反饋的fvrt動(dòng)作信號(hào)即bool變量，若fvrt動(dòng)作信號(hào)觸發(fā)，則說(shuō)明機(jī)組處于fvrt狀態(tài)，進(jìn)入步驟9)，若fvrt動(dòng)作信號(hào)未觸發(fā)，則說(shuō)明機(jī)組未處于fvrt狀態(tài)，進(jìn)入步驟5)；其中，所述變流器在fvrt動(dòng)作期間無(wú)功功率值不受主控指令控制，自行根據(jù)fvrt期間要求輸出無(wú)功功率，變流器在fvrt動(dòng)作結(jié)束后撤銷fvrt動(dòng)作狀態(tài)，同時(shí)重新接收主控?zé)o功指令，變流器無(wú)功受主控控制；5)電壓偏差計(jì)算計(jì)算電壓偏差值δu用于步驟6)無(wú)功輸出無(wú)功功率計(jì)算，計(jì)算完成進(jìn)入步驟6)，計(jì)算方法如下：δu＝uref-u′式中，uref為控制點(diǎn)目標(biāo)電壓值，取0.9～1.1倍的u0；對(duì)應(yīng)不同電壓等級(jí)u0取值不同：電壓等級(jí)0.38、0.62、0.66、1、1.14、2.3、3、6、10對(duì)應(yīng)的u0取值為0.4、0.62、0.69、1.05、1.2、2.4、3.15、6.3、10.5；u′相電壓有效值的計(jì)算方法如下：方法1：取三相電壓有效值的平均值方法2:取加權(quán)值，取三相最大值和三相最小值的平均值6)輸出無(wú)功功率計(jì)算根據(jù)電壓偏差值δu計(jì)算無(wú)功功率qn+1，計(jì)算完成后進(jìn)行步驟7)，計(jì)算過(guò)程如下：當(dāng)-a≤δu≤a,qn+1＝qn；當(dāng)-b≤δu＜-a,qn+1＝qn-δq；當(dāng)b≥δu＞a；,qn+1＝qn+δq；當(dāng)-b＞δu,δu＞b，其中，a、b、δq為閾值，需根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，總體目標(biāo)為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定；閾值δq推薦值為δq＝6％p，p為風(fēng)機(jī)有功功率額定值；ssc為風(fēng)機(jī)接入點(diǎn)短路容量，需根據(jù)具體接入系統(tǒng)設(shè)置；7)輸出無(wú)功限幅計(jì)算，計(jì)算公式如下：q′n+1＝limit(qmax，qn+1，qmin)式中，q′n+1為無(wú)功功率的限幅，限幅值在機(jī)組能力可運(yùn)行無(wú)功功率范圍內(nèi)，qmax為機(jī)組最大容性無(wú)功功率，qmin為機(jī)組最大感性無(wú)功功率；8)指令下發(fā)變流器執(zhí)行將q′n+1值下發(fā)至變流器，變流器根據(jù)q′n+1進(jìn)行無(wú)功輸出調(diào)節(jié)以使得并網(wǎng)無(wú)功功率達(dá)到q′n+1；9)無(wú)功功率指令閉鎖閉鎖無(wú)功指令計(jì)算，取qn+1＝qn，進(jìn)行步驟7)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：1、機(jī)組在并網(wǎng)發(fā)出有功功率的同時(shí)會(huì)補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率，以平穩(wěn)系統(tǒng)電壓，優(yōu)化風(fēng)機(jī)接入穩(wěn)定，同時(shí)考慮一定的死區(qū)閾值和電壓值采樣計(jì)算的穩(wěn)定性，在要求周期和死區(qū)閾值內(nèi)無(wú)功功率不調(diào)整，小幅電壓波動(dòng)時(shí)采用固定小步長(zhǎng)補(bǔ)償，以避免過(guò)快調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。2、針對(duì)大幅電壓波動(dòng)采用無(wú)功輸出值根據(jù)無(wú)功需求值進(jìn)行計(jì)算，可滿足快速響應(yīng)要求，同時(shí)考慮frt過(guò)程，可以在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí)，針對(duì)故障進(jìn)行快速響應(yīng)。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明方法流程圖。圖2為數(shù)據(jù)采集的架構(gòu)圖。圖3為并聯(lián)電阻數(shù)據(jù)采集的架構(gòu)圖。圖4為閥值判斷及輸出無(wú)功功率計(jì)算流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例所提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入一次調(diào)壓方法，包括以下步驟：1)數(shù)據(jù)采集風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)利用plc模塊采集風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓瞬時(shí)值(ua(t)、ub(t)、uc(t))及三相電流瞬時(shí)值(ia(t)、ib(t)、ic(t))，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至寄存器。其中，三相電流瞬時(shí)值電流是采用電流互感器將一次側(cè)電流轉(zhuǎn)換為1a或5a后再接入plc模塊，并在換算軟件中換算回一次值ia(t)、ib(t)、ic(t)后再存儲(chǔ)至寄存器，參見(jiàn)圖2所示。若plc模塊無(wú)內(nèi)部分流器，可采用在回路中并聯(lián)電阻的方式，參見(jiàn)圖3所示。而三相電壓瞬時(shí)值電壓是將并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓直接接入plc模塊，并存儲(chǔ)至寄存器。若plc模塊電壓量程無(wú)法滿足直接采集要求，可接入電壓互感器進(jìn)行轉(zhuǎn)接，將電壓轉(zhuǎn)至可用量程進(jìn)行采集，并在計(jì)算軟件中換算回一次值ua(t)、ub(t)、uc(t)，并存儲(chǔ)至寄存器。2)采集周期判斷判斷數(shù)據(jù)采集時(shí)間是否達(dá)到設(shè)定采集周期tk，若達(dá)到跳至步驟3)，若未達(dá)到則繼續(xù)循環(huán)上面步驟2)的數(shù)據(jù)采集。其中采集周期tk＝λt,λ為數(shù)據(jù)窗周波數(shù)，t為系統(tǒng)每周波時(shí)間，50hz系統(tǒng)每周波時(shí)間60hz系統(tǒng)每周波時(shí)間數(shù)據(jù)窗周波數(shù)λ推薦1/2的整數(shù)倍數(shù)，如果選擇一個(gè)不是1/2的倍數(shù)的隨機(jī)數(shù)，且小于5，那么測(cè)量值將大幅波動(dòng)。在50hz的電力系統(tǒng)中λ≥2.5，而在60hz的電力系統(tǒng)中λ≥3。經(jīng)驗(yàn)表明，這是測(cè)量速度和穩(wěn)定性之間的一個(gè)很好的折中。只有在特殊情況下才可以對(duì)這個(gè)值進(jìn)行改變(例如，高測(cè)量速度、低信號(hào)頻率或者特殊電流曲線)。3)數(shù)據(jù)計(jì)算計(jì)算在tk時(shí)間采樣周期內(nèi)的三相電壓有效值(ua、ub、uc)、三相電流有效值(ia、ib、ic)以及三相總無(wú)功功率qn，在tk時(shí)間采樣周期內(nèi)數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度n＝n1*λ，式中n1為一個(gè)周波內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，50hz系統(tǒng)n1＝fs/50,60hz系統(tǒng)n1＝fs/60，fs為采集頻率，建議fs≥1000hz；計(jì)算完成后進(jìn)入步驟4)，其中詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如下：3.1)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)電壓有效值(ua、ub、uc)，以a相電壓有效值ua為例計(jì)算公式如下：ua(t)--a相瞬時(shí)電壓值；ua--a相電壓有效值；n--數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度；3.2)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)電流有效值(ia、ib、ic)，以a相電流有效值ia為例計(jì)算公式如下：ia(t)--a相瞬時(shí)電流值；ia--a相電壓有效值；n--數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度；3.3)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)單相有功功率(pa、pb、pc)，以a相有功功率pa為例計(jì)算公式如下：pa--a相有功功率；n--數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度；ua(t)--a相瞬時(shí)電壓值；ia(t)--a相瞬時(shí)電流值；3.4)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)單相視在功率(sa、sb、sc)，以a相視在功率sa為例計(jì)算公式如下：sa＝ua·iaua--a相電壓有效值；ia--a相電流有效值；3.5)計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)單相無(wú)功功率(qa、qb、qc)，以a相無(wú)功功率qa為例計(jì)算公式如下：sa--視在功率值；pa--有功功率值；3.6)計(jì)算三相總無(wú)功功率qn，計(jì)算公式如下：qn＝qa+qb+qcqa--a相無(wú)功功率；qb--b相無(wú)功功率；qc--c相無(wú)功功率。4)fvrt動(dòng)作判斷plc模塊利用通訊接收變流器反饋的fvrt動(dòng)作信號(hào)(bool變量)。若fvrt動(dòng)作信號(hào)觸發(fā)，則說(shuō)明機(jī)組處于fvrt狀態(tài)，進(jìn)入步驟9)；若fvrt動(dòng)作信號(hào)未觸發(fā)，則說(shuō)明機(jī)組未處于fvrt狀態(tài)，進(jìn)入步驟5)。變流器在fvrt動(dòng)作期間無(wú)功功率值不受主控指令控制，自行根據(jù)fvrt期間要求輸出無(wú)功功率。變流器在fvrt動(dòng)作結(jié)束后撤銷fvrt動(dòng)作狀態(tài)，同時(shí)重新接收主控?zé)o功指令，變流器無(wú)功受主控控制。5)電壓偏差計(jì)算計(jì)算電壓偏差值δu用于步驟6)無(wú)功輸出無(wú)功功率計(jì)算，計(jì)算完成進(jìn)入步驟6)，計(jì)算方法如下：式中，uref為控制點(diǎn)目標(biāo)電壓值，取0.9～1.1倍的u0；對(duì)應(yīng)不同電壓等級(jí)u0取值不同，參見(jiàn)下表1所示。表1電壓等級(jí)對(duì)應(yīng)u0取值電壓等級(jí)0.380.620.6611.14u0取值0.40.620.691.051.2電壓等級(jí)2.33610u0取值2.43.156.310.5u′相電壓有效值的計(jì)算方法如下：方法1：取三相電壓有效值的平均值方法2:取加權(quán)值，取三相最大值和三相最小值的平均值6)輸出無(wú)功功率計(jì)算根據(jù)電壓偏差值δu計(jì)算無(wú)功功率qn+1，計(jì)算完成后進(jìn)行步驟7)，參見(jiàn)圖4所示，計(jì)算過(guò)程如下：當(dāng)-a≤δu≤a,qn+1＝qn；當(dāng)-b≤δu＜-a,qn+1＝qn-δq；當(dāng)b≥δu＞a；,qn+1＝qn+δq；當(dāng)-b＞δu,δu＞b，其中，a、b、δq為閾值，需根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，總體目標(biāo)為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定，以690v系統(tǒng)為例，閾值a推薦值為5，閾值b推薦值為20；閾值δq推薦值為δq＝6％p，p為風(fēng)機(jī)有功功率額定值；ssc為風(fēng)機(jī)接入點(diǎn)短路容量，需根據(jù)具體接入系統(tǒng)設(shè)置。7)輸出無(wú)功限幅計(jì)算，計(jì)算公式如下：q′n+1＝limit(qmax，qn+1，qmin)式中，q′n+1為無(wú)功功率的限幅，限幅值在機(jī)組能力可運(yùn)行無(wú)功功率范圍內(nèi)，qmax為機(jī)組最大容性無(wú)功功率，qmin為機(jī)組最大感性無(wú)功功率。8)指令下發(fā)變流器執(zhí)行將q′n+1值下發(fā)至變流器，變流器根據(jù)q′n+1進(jìn)行無(wú)功輸出調(diào)節(jié)以使得并網(wǎng)無(wú)功功率達(dá)到q′n+1。9)無(wú)功功率指令閉鎖閉鎖無(wú)功指令計(jì)算，取qn+1＝qn，進(jìn)行步驟7)。在采用以上方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，機(jī)組在并網(wǎng)發(fā)出有功功率的同時(shí)會(huì)補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率，以平穩(wěn)系統(tǒng)電壓，優(yōu)化風(fēng)機(jī)接入穩(wěn)定。同時(shí)，考慮一定的死區(qū)閾值和電壓值采樣計(jì)算的穩(wěn)定性，在要求周期和死區(qū)閾值內(nèi)無(wú)功功率不調(diào)整，小幅電壓波動(dòng)時(shí)采用固定小步長(zhǎng)補(bǔ)償，以避免過(guò)快調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。而針對(duì)大幅電壓波動(dòng)采用無(wú)功輸出值根據(jù)無(wú)功需求值進(jìn)行計(jì)算，可滿足快速響應(yīng)要求。同時(shí)考慮frt過(guò)程，可以在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí)，針對(duì)故障進(jìn)行快速響應(yīng)。總之，采用本發(fā)明方法可解決大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入后機(jī)網(wǎng)電抗大、距離電源遠(yuǎn)且距離負(fù)荷近所帶來(lái)的控制難度大的問(wèn)題，可有效提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入后并網(wǎng)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定，有利于大型半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分散式接入的推廣，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，值得推廣。以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12