[发明专利]一种风电场高压穿越的动态无功协调控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域的控制方法，具体涉及一种风电场高压穿越的动态无功协调控制方法及系统。

背景技术

大规模远距离输电是解决大型清洁能源消纳和防治大气污染的重要举措，但是大规模清洁能源发电的自身特点也给电网的安全稳定运行带来了一系列的挑战，如清洁能源发电机组的高低压穿越问题，尤其是近年来风电机组的高压穿越问题难以解决给电网安全及新能源送出带来了较大制约。

随着以双馈感应电动机(DIFG)为主流机型的风电机组单机容量的不断增大和总装机容量在电网中所占比例的快速提高，世界各国纷纷出台风电并网导则，对并网风电机组的稳定性、可靠性提出了日益严格的要求。其中难度较大、技术要求相对较高的当属电网电压跌落或骤升故障下的不妥王或故障穿越运行(FaultRide-Through，FRT)。

与技术相对成熟的LVRT不同，目前针对电网电压骤升故障下风电机组的运行与控制研究及工程实践还比较少。近年来，发生的几次风电大规模脱网事故以及相关的研究表明，电网发生的电电压故障在故障消除后的电压恢复阶段，风电场并网接入的高压线路可能发生过电压，风场负载的突降、大容量电容补偿器的投入也会引起电网电压的骤升，并随即引起风电场脱网。

当新能源分布在距离负荷中心较远的地区时，大规模新能源一般采用常规高压或特高压直流(LCCHVDC)集中送出。但是由于LCC-HVDC存在换相失败问题，而且由于直流输电距离远、跨越地域比较广，换相失败时有发生，在换相失败期间，交流电网将产生大量的无功盈余，交流母线电压骤升，最高有可能达到1.3pu，送端交流电网风机会发生大面积脱网，当直流换相恢复后直流功率将恢复运行，送端电网功率不平衡，系统频率将大幅跌落，由可能会损失大量负荷，对电网安全运行造成很大影响。

目前还尚没有提出针对由于电网扰动故障(包括交流故障和直流故障)引起风电机组端口电压骤升进而使大规模风电机组脱网问题的有效工程解决方案，导致新能源发电无法有效消纳、交直流输电通道能力受限。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种风电场高压穿越的动态无功协调控制方法及系统，该方法提出了基于外部控制器的风电机组变流器控制和低压电抗器快速投切相互协调配合的联合控制方法，能够在电网发生扰动事故过程中有效降低风电机组端口电压，防止风电场大面积脱网。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种风电场高压穿越的动态无功协调控制方法，其改进之处在于：

对风力发电机组端口电压进行实时监测；

将所述检测到的电压与第一阈值进行比较，根据比较结果对风电机组变流器进行控制；

将所述检测到的电压与第二阈值进行比较，根据比较结果控制低压电抗器，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

进一步地，将所述检测到的电压与第一阈值进行比较，根据比较结果对风电机组变流器进行控制，包括：

当U≥U_H-ref1时，启动第一外部控制器，当T≥T_H-1，外部控制器确认控制指令，向风电机组变流器发送无功启动控制指令，使风电机组变流器从电网吸收感性无功功率Q_L1；

其中：U表示风电机组端口电压，U_H-ref-1表示风电机组变流器无功控制的第一阈值，T表示确认时间，T_H-1表示风电机组变流器无功控制确认时间延时。

进一步地，将所述检测到的电压与第二阈值进行比较，根据比较结果控制投入低压电抗器，包括；

当U≥U_H-ref2时，启动基于晶闸管投切的第二外部控制器，当T≥T_H-2时，第二外部控制器确认控制指令，导通晶闸管双向开关，投入低压电抗器，使低压电抗器从电网吸收感性无功功率Q_L2；

其中：U表示风电机组端口电压，U_H-ref-2表示低压电抗器投入的第二阈值，T表示确认时间，T_H-2表示低压电抗器投入的确认时间延时。

进一步地：将所述检测到的电压与第二阈值进行比较，第二外部控制器根据比较结果控制投入低压电抗器，还包括：当风力发电机组端口电压降低，并且当U＜U_L-ref、T＞T_L、K＜K_L-ref时，关断所述第二外部控制器，将低压电抗器退出运行；