[发明专利]一种风电场无功电压分层控制方法及系统

说明书

本发明提供一种风电场无功电压分层控制方法，包括：根据电网运行数据和风电机组运行数据确定电压波动最严重的节点为控制节点；利用所述控制节点的实际电压、参考电压和无功功率极限值，确定无功功率指令值；将所述无功功率指令值在各集电线路的节点之间的风电机组、同一集电线路节点的各风电机组之间以及风电机组内部分配；基于各风电机组分配到的无功功率指令值进行电压调节。本发明提供的技术方案能够充分发挥利用双馈机组的无功支撑能力，改善风电场内集电线路和并网点电压稳定水平。

技术领域

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种风电场无功电压分层控制方法及系统。

背景技术

目前风电场大多集中接入薄弱电网的末端，无功电压控制难度较大。按照GB/T为使风电场充分利用风电机组的无功容量及其调节能力，当风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要时，通常在风电场集中加装适当容量的无功补偿装置。但目前绝大部分风电机组均以额定功率因数，例如，PF＝1.0运行，机组无功调压能力未得到有效利用。风电场安装的动态无功补偿装置存在投运率低、运行可靠性低、动态响应速度慢、控制策略不当以及动态无功裕度不足等问题。

电力系统的基本控制原则就是实现电压无功的分层分区控制，该方法一方面能够为系统电压质量提供保障，另一方面还能够增强无功运行的经济性能。依据分层分区控制以及就地平衡原则，能够有效地保证电压质量并对电压进行合理的无功管理，使系统无功分布更加均匀的同时减少有功损耗，对电压的适当性以及全局电压的高低程度等内容予以控制分析。

风电机组为双馈风电机组时，传统的风电场无功电压控制策略可分为无功整定层和无功分配层。整定层通过检测电网实时数据并根据电压控制算法计算得到无功指令值；分配层将该指令值按一定原则分配到每台风电机组。传统控制策略仅关注风电场并网点的电压情况，控制对象是多台风电机组，机组之间的无功指令一般按无功容量算法或等功率因数法进行分配，不考虑风电机组空间分布差异对机组无功功率分配的影响。风电场稳态运行时，同一条馈线上的各台风电机组端电压自尾端到首端依次降低，并且随着机组输出功率的增加，机组之间的电压差增大。

发明内容

为解决上述技术的不足，本发明提供一种风电场无功电压分层控制方法及系统，通过检测和计算风电场内部各个节点电压，以电压波动最严重的节点作为控制节点进行无功整定；同时采取不同节点之间，接于同一节点的不同风电机组之间，风电机组内部的无功功率分配策略，最大化利用双馈风电机组的无功输出对电压的支撑能力。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种风电场无功电压分层控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据电网运行数据和风电机组运行数据确定电压波动最严重的节点为控制节点；

利用所述控制节点的实际电压、参考电压和无功功率极限值，确定无功功率指令值；

将所述无功功率指令值在各集电线路的节点之间的风电机组、同一集电线路节点的各风电机组之间以及风电机组内部分配；

基于各风电机组分配到的无功功率指令值进行电压调节。

优选地，所述利用所述控制节点的实际电压、参考电压和无功功率极限值，确定无功功率指令值包括：

通过控制节点的实际电压与参考电压，计算电压偏差量；

所述电压偏差量经过死区控制输入PI控制器，再经过限幅控制得到无功功率指令值。

优选地，所述由无功指令分配层将所述无功功率指令值在各集电线路的节点之间的风电机组、同一集电线路节点的各风电机组之间以及风电机组内部分配包括：

按照潮流灵敏度由高到低的原则，计算各集电线路节点的风电机组总的无功功率指令值；