[实用新型]一种风电场无功功率控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电场无功功率控制系统。

背景技术

风能是随机和不可控的，风机输出的功率和电压也随机波动，对相对稳定的电力系统来说是一个干扰源。大规模风电场集中并网给电力系统的安全运行与经济调度带来了一系列深远的影响，其中风电场引起的电压-无功问题是最早引起关注，也是实际运行中最为常见的问题之一。

早期的风电场通过投切电容器组对风电场进行无功控制。在电网结构较弱的情况下，受风能随机变化的影响，只靠这些电容器组并不能跟上风速对电网的影响。目前，新建风电场大都配置了动态无功补偿装置，如SVC、SVG等，以提高无功功率调节的动态响应速度。风电场配置合适容量的无功补偿装置，并根据系统需求进行控制和管理，可有效提高风电场输出电压的稳定，减小风电对电网的扰动，并提高应对风电场的故障能力。

随着风电技术的发展，变速恒频风电机组(主要包括变速恒频双馈机组和全功率换流器风机)逐渐成为并网风电场的主流机型，这些机型采用四象限大功率电力电子变流器与电网连接，通过变流器的控制可实现有功、无功的解耦控制，具备动态调节无功输出的能力。在双馈型的变速恒频风电机组方面，美国的GE公司已开发了风电场无功控制产品”WindVAR”，通过WindVAR系统与机组自身的电子控制装置的配合，控制风电场的电压。

WindVAR系统是以GE风电机组为控制单元，通过在机组接入线路采集并网点电压，与设定的基准电压进行比较获取实时电压偏差，再经过PI控制器求取实时无功补偿量，将补偿量下发给风电机组。GE的WindVAR系统可以保证风电机组的输出无功功率实时跟踪接入点电压变化，但是其以风电机组为控制单元，缺乏对整个风电场无功的统一规划，风电机组自治控制，可能会在风电机组间形成较大的无功功率潮流，甚至使某些机组无功功率输出能力达到极限，降低风电场系统的稳定。

申请号为201010172546.7的中国实用新型专利申请“风电场无功电压的协调控制方法”公开了一种风电场无功电压控制方法，该方法以风电场并网点无功功率为调整参考量，但并没有给出无功功率参考量的计算方法。此外，其在无功功率的指令分配上，没有考虑到风电场内的集中式无功补偿设备，如果仅有机组输出无功功率，可能无法满足系统的需要，且造成设备的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种风电场无功功率控制系统，使风电场并网点的无功输出满足系统的需求，以抑制母线电压的波动和调节风电场功率因数，并协调控制风电场内每台风电机组和集中式无功补偿设备的无功输出。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种风电场无功功率控制系统，包括参考值给定模块、并网点状态获取模块、无功源状态获取模块、风电场控制方式决策模块、风电场级无功分配策略模块、风力机群无功分配策略模块、无功补偿设备无功分配策略模块、风机、集中式无功补偿设备和并网点，其中，参考值给定模块与电网调度通讯接口连接，并网点状态获取模块与并网点连接，参考值给定模块、并网点状态获取模块和无功源状态获取模块分别与风电场控制方式决策模块连接，风电场控制方式决策模块与风电场级无功分配策略模块连接，风电场级无功分配策略模块分别与风力机群无功分配策略模块和无功补偿设备无功分配策略模块连接，风力机群无功分配策略模块与不少于1个风机连接，无功补偿设备无功分配策略模块与集中式无功补偿设备连接，风机和集中式无功补偿设备分别与并网点连接，风机和集中式无功补偿设备还分别与无功源状态获取模块连接。

采用了本实用新型的技术方案，能够以风电场高压侧母线电压为控制目标，以无功功率作为调整量，根据风电场母线电压的波动范围和功率因数选择风电场电压控制策略、功率因数控制策略或强制控制系统无功输出为恒定值，并根据风电场需要输出的无功功率参考值，确定风电场内每台风机和集中式无功补偿设备的无功功率输出值。本实用新型技术方案可以抑制本区域负荷引起的风电场电压波动，调节功率因数满足电网的要求，统一控制风电场内的无功功率输出，并协调风电机组和无功补偿设备的运行状态，充分起到维持风电场系统稳定的作用。本实用新型技术方案充分考虑到了机组的无功输出特性与机组的运行状态有关，以机组的无功输出最大值作为依据为每台风机分配无功功率指令，充分发挥了各机组的无功输出能力，提高了设备的安全性。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中风电场无功功率控制系统的结构示意图。

图2是本实用新型具体实施方式中风电场无功功率控制系统控制流程图。