[发明专利]一种直流孤岛外送风电的变电流控制策略

说明书

技术领域

本发明主要解决风电直流孤岛送端系统没有足够的火电配比时，送端系统输送风电的问题，属于输电技术领域。

背景技术

近年来风电由于其独特的优势，正在高速地发展。但由于风电受风速影响具有波动性，对于没有足够火电配比的风电系统，尤其是风电孤岛系统，采用直流输送时，即风电直流孤岛系统，无法采用以往的定功率控制输送风电。为此，本发明提出一种可以跟踪风电变化、输送可控可变功率的变电流控制策略。该策略对于海上风电场或者远离煤电基地的风电场有广阔的应用前景，可以节省大量的常规机组的投资，降低成本。

发明内容

针对远离煤电基地的陆上风电场或者风电场附近火电厂配套不足的海上风电场，如果采用常规的定功率风火打捆方式外送是不可行的。本发明的目的在于针对上述技术之弊端，减少输送风电所需配比的火电等常规电源，以便更好地开发利用风能资源，减少投资，提高风能资源的利用率。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

考虑风电场功率波动的特点，提出变电流控制策略。此策略通过在系统运行过程中，不断改变直流电流参考值I_dref来满足输送可控可变风电的控制要求。首先通过实时计算得到送端系统直流电流的参考值I_dref，然后根据参考电流进行控制，满足系统输送功率要求；其次在控制过程中，当功率变化过大时，为了保证系统正常运行，增加了电流保护模块。

上述一种直流孤岛外送风电的变电流控制策略，按照以下步骤进行：

a.实时计算得到送端系统电流控制的参考电流I_dref，然后根据参考电流进行控制，满足系统输送功率要求；

b.在控制过程中，当功率变化过大时，增加电流保护模块以保证系统正常运行。

上述一种直流孤岛外送风电的变电流控制策略，实时计算得到送端系统电流控制的参考电流I_dref的步骤如下：

①直流系统实时输送功率的计算。

由于风速具有随机性，风电功率预测值与实际风机输出功率有偏差，因此不能使用风电功率预测值作为风电场实时功率值。因此令：

P_drefn＝P_dref(n-1)+ΔP(1)

ΔP＝P_run(n-1)-P_run(n-2)(2)

式中：P_drefn为第n个时段直流功率的整定值，也就是直流系统实时输送功率；P_dref(n-1)为第n-1个时段直流功率的整定值，其值在初始时可设置为风电功率预测值；P_run(n-1)为第n-1个时段风电场发出的实际功率；P_run(n-2)为第n-2个时段风电场发出的实际功率；ΔP为直流功率调整量。

②送端系统电流控制的参考电流I_dref的计算。

已知直流输电输送功率满足：

P_d＝U_dI_d(3)

式中：P_d为直流输送功率，U_d为直流电压；I_d为直流电流。

因此直流电流参考值由下式可以计算得到：

式中：U_drefn为第n个时段直流电压的测量值；I_drefn为第n个时段直流电流参考值。根据式(4)可知，只要得到P_drefn的值，就能得出电流I_drefn的值，从而计算得出第n个时段触发角α_n的值，按照α_n进行晶闸管的控制，就可以达到输出可控可变功率的目的。

上述一种直流孤岛外送风电的变电流控制策略，在控制过程中，当功率变化过大时，增加电流保护模块以保证系统正常运行。其原理及实施步骤如下：

在变电流控制过程中，当换流器触发角α发生变化，电压和电流均会发生波动。考虑到设备耐压水平及受端电压定值的限制，电压的波动应有一个合理范围；当电流变化时，过大的电流波动幅度或变化速率均会对系统造成影响，比如可能发生换相失败故障，因此电流波动的幅度或波动速率也应有一个合理的范围。满足以上要求的约束条件如下：

I_dmin＜I_d＜I_dmax(5)