一種基于雙饋風電機組的風電場無功功率控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及規(guī)?；履茉床⒕W(wǎng)發(fā)電運行中的無功電壓控制領域，具體涉及一種基 于雙饋風電機組的風電場無功功率控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國風力發(fā)電的持續(xù)快速發(fā)展，以風電為主的新能源已成為東北、內(nèi)蒙、甘肅 等十余省份的第二大電源，新能源正在經(jīng)歷由補充性能源向替代能源轉(zhuǎn)變的歷史性階段。 局部地區(qū)的風電并網(wǎng)容量大大超出了當?shù)刎摵伤交蚓植侩娋W(wǎng)接納風電的能力，風電并網(wǎng) 能否安全穩(wěn)定運行都將直接影響著當?shù)仉娋W(wǎng)乃至區(qū)域電網(wǎng)的正常運行。2011年以來，我國 "三北"地區(qū)發(fā)生了多次大規(guī)模風電脫網(wǎng)事故，給區(qū)域電網(wǎng)造成了電壓大幅波動、頻率大幅 降低、損失大面積負荷等嚴重后果，為了保證風電并網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，并網(wǎng)風電場的無功 電壓控制問題已成為并網(wǎng)風電場亟待解決的關鍵問題。
[0003]目前我國并網(wǎng)雙饋變速風電機組多采用恒功率因素控制方式，沒有發(fā)揮雙饋發(fā)電 機組的無功調(diào)節(jié)能力，因此如何充分利用雙饋風電機組的調(diào)控能力改善其接入條件已成為 雙饋變速風電機組并網(wǎng)運行控制領域的重要研究內(nèi)容?，F(xiàn)有研究提出的雙饋型變速風機風 電場的無功電壓控制方法主要為：按照調(diào)度下發(fā)的指令或風電場無功/電壓控制目標，確 定風電場的無功功率需求，采用風電機組和無功補償裝置協(xié)調(diào)控制策略；風電機組優(yōu)先或 無功補償裝置優(yōu)先補償，風電機組間的無功分配方式有：①無功容量等比例分配方式；② 等功率因數(shù)分配方式；③按無功/網(wǎng)損靈敏度排序分配方式等。
[0004] 以上方法充分考慮了風電機組的無功調(diào)節(jié)能力，為風電場和系統(tǒng)電壓提供支撐， 但并未考慮風電場電氣接線，以及場內(nèi)電壓分布的特點對風電機組無功調(diào)節(jié)能力對風電場 并網(wǎng)點電壓支撐作用的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供的一種基于雙饋風電機組的風電場無功功率控制方法，該 方法考慮了風電場電氣接線，以及場內(nèi)電壓分布的特點對風電機組無功調(diào)節(jié)能力對風電場 并網(wǎng)點電壓支撐作用的影響，優(yōu)化調(diào)控了風電機組的無功調(diào)節(jié)能力，為風電場和系統(tǒng)電壓 提供了準確、可靠且有效的支撐；保證了基于雙饋風電機組的風電場并網(wǎng)運行的可靠性及 尚效性。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0007] -種基于雙饋風電機組的風電場無功功率控制方法，所述基于雙饋風電機組的風 電場內(nèi)的無功調(diào)節(jié)設備包括風電機組及無功補償裝置，所述方法包括如下步驟：
[0008] 步驟1.將所述風電場內(nèi)的所述風電機組按調(diào)控優(yōu)先級劃分為多個無功調(diào)控單 元；
[0009] 步驟2.計算得到所述風電場的無功需求量；
[0010] 步驟3.判斷所述風電機組或所述無功補償裝置是否在正常運行；
[0011] 若是，則進入步驟5 ;
[0012] 若否，則進入步驟4;
[0013] 步驟4.維修未正常運行的所述風電機組或所述無功補償裝置，返回步驟3 ;
[0014] 步驟5.計算各所述無功調(diào)控單元和無功補償裝置的可調(diào)無功容量；
[0015] 步驟6.根據(jù)所述風電場的無功需求量對各所述無功調(diào)控單元和無功補償裝置進 行無功分配；
[0016] 步驟7.判斷所述風電場的并網(wǎng)點電壓是否在允許的運行范圍內(nèi)；
[0017] 若是，則所述風電場無功功率協(xié)調(diào)控制結束；
[0018] 若否，則返回步驟2。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟1，包括：
[0020] 1-1.對所述風電場內(nèi)所有風電機組進行編號；
[0021] 1-2.計算所述風電場內(nèi)每段集電線路的阻抗，將每臺風電機組到風電場主變壓器 低壓側(cè)母線的線路阻抗按照大小進行排序，按照固定比例將所有風電機組分為多個無功調(diào) 控單元。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟2,包括：
[0023] 2-1.檢測得到所述風電場的并網(wǎng)點電壓的實時值；
[0024] 2-2.計算所述風電場的并網(wǎng)點電壓的實時值與并網(wǎng)點電壓控制目標的差值，得到 所述風電場的電壓偏差值；
[0025] 2-3.根據(jù)所述電壓偏差值，利用PI控制器確定所述風電場的無功功率需求量。
[0026] 優(yōu)選的，所述步驟3,包括：
[0027] 根據(jù)所述風電場的監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測得到的所述風電機組或所述無功補償裝置的運 行狀態(tài)監(jiān)控信息，判斷所述風電機組或所述無功補償裝置是否在正常運行；
[0028] 若是，則進入步驟5;
[0029] 若否，則進入步驟4。
[0030] 優(yōu)選的，所述步驟5，包括：
[0031] 5-1.計算各所述無功調(diào)控單元的可調(diào)無功容量；一個所述無功調(diào)控單元的可調(diào) 無功容量為該無功調(diào)控單元內(nèi)所有正常運行的風電機組的可調(diào)無功容量之和：
[0033] 式中，Qtiuniax和Qtijlnun分別為無功調(diào)控單元的可調(diào)無功的上調(diào)容量和下調(diào)容量；Q til+ 咖和分別為無功調(diào)控單元中第i臺風電機組的可調(diào)容量上限和下限山為無功調(diào) 控單元中第i臺風電機組的實測無功功率;m為無功調(diào)控單元內(nèi)參與無功調(diào)節(jié)的風電機組 的臺數(shù)；
[0034] 5-2.計算所述無功補償裝置的可調(diào)無功容量；
[0036] 式中，〇__和Q ffi D_分別為所述無功補償裝置的可調(diào)無功的上調(diào)容量和下調(diào)容 量和QeEl__分別為所述風電場中第i臺無功補償裝置的可調(diào)容量上限和下限；Q CEl_ _為所述風電場中第i臺無功補償裝置的實測無功功率；η為風電場參與無功調(diào)節(jié)的無功 補償裝置的臺數(shù)。
[0037] 優(yōu)選的，所述步驟6中對各所述無功調(diào)控單元的進行無功分配，包括：
[0038] 6-1.判斷無功出力對風電場并網(wǎng)電壓水平影響最大的最優(yōu)所述無功調(diào)控單元的 可調(diào)無功容量是否滿足所述風電場的無功需求量；
[0039] 若是，則由該最優(yōu)無功調(diào)控單元采用等比例分配原則進行無功調(diào)節(jié)；
[0040] 若否，進入6-2;
[0041] 6-2.判斷最優(yōu)所述無功調(diào)控單元和無功出力對風電場并網(wǎng)電壓水平影響較大的 次優(yōu)所述無功調(diào)控單元的可調(diào)無功容量總和是否滿足所述風電場的無功需求量；
[0042] 若是，則最優(yōu)所述無功調(diào)控單元提供全部可調(diào)無功，且次優(yōu)所述無功調(diào)控單元采 用等比例分配原則提供其余的無功需求；
[0043] 若否，進入6-3;
[0044] 6-3.判斷最優(yōu)所述無功調(diào)控單元、次優(yōu)所述無功調(diào)控單元和所述無功補償裝置的 可調(diào)無功容量總和是否滿足無功需求；
[0045] 若是，則最優(yōu)所述無功調(diào)控單元和次優(yōu)所述無功調(diào)控單元一同提供全部可調(diào)無 功，且所述無功補償裝置提供其余的無功需求；
[0046] 若否，則最優(yōu)所述無功調(diào)控單元、次優(yōu)所述無功調(diào)控單元和無功補償裝置提供全 部可調(diào)無功，且無功調(diào)控單元中的除了所述最優(yōu)所述無功調(diào)控單元及次優(yōu)所述無功調(diào)控單 元的其他補充所述無功調(diào)控單元采用等比例分配原則提供其余的無功需求；若不滿足無功 需求時，其他補充所述無功調(diào)控單元則提供全部可調(diào)無功，并向風電場AVC系統(tǒng)發(fā)送無功 裕度不足報警信號。
[0047] 優(yōu)選的，所述采用等比例分配原則進行無功調(diào)節(jié)，包括：
[0049] 式中，QWTi_tgt為所述無功調(diào)控單元中第i臺風電機組需要調(diào)節(jié)的無功容量；Q WT_tgt 為所述無功調(diào)控單元的需要調(diào)節(jié)的無功需求量；Qm_umax為所述無功調(diào)控單元中第i臺風電 機組調(diào)節(jié)的無功容量上限值;m為無功調(diào)控單元內(nèi)參與無功調(diào)節(jié)的風電機組的臺數(shù)。
[0050] 優(yōu)選的，所述步驟6中對所述無功補償裝置的進行無功分配，包括：
[0051] 判斷所述無功補償裝置是否均接入同一主變壓器；
[0052] 若是，則對所述無功補償裝置采用等比例法進行無功功率分配；
[0053] 若否，則所述無功補償裝置接入不同的主變壓器；按照不同主變壓器輸送的有功 功率所占風電場總有功出力的比例進行無功容量需求分配。
[0054]