[发明专利]基于风机主动耗能运行的风电送出系统紧急功率控制方法

说明书

本发明公开了基于风机主动耗能运行的风电送出系统紧急功率控制方法，检测到直流输电系统闭锁信号时，计算风电交直流送出系统盈余的有功功率P_ol；选择紧急功率控制方案；将风电场承担的盈余有功功率按每台双馈风电机组中最大主动耗能能力进行分配；执行紧急功率控制方案；检测到故障清除、直流输电系统恢复信号后，对每台主动耗能控制下的双馈风电机组实施恢复控制。本发明利用双馈风电机组主动耗能运行，在交流电网产生有功盈余时可使双馈风电机组从发电状态迅速切换为电动状态，吸收有功功率，从而实现盈余有功的快速平抑。本发明控制响应快，恢复速度快，易于实现，代价小，可有效减小火电切机量，有利于提高系统功角稳定性和频率稳定性。

技术领域

本发明涉及电力系统保护和控制技术领域，具体涉及基于风机主动耗能运行的风电送出系统紧急功率控制方法。

背景技术

新能源和直流输电系统的接入，使传统电网发生了很大的变化。源网之间、交直流之间的耦合性逐渐增强，电网故障引起的不平衡有功功率随着故障的发展和蔓延也愈发强烈，故障影响范围也随着扩大。

现有的有功紧急控制措施主要有快速汽门控制、制动、切机。其中，快速汽门控制受风电机组参数影响，当存在大量有功盈余时，其无法满足要求。制动电阻虽然在减小不平衡方面发挥直接作用，但容易受到热稳、安全场地等限制。切机通常以系统加速能量或同步机转子角预测作为判据。然而，切机控制一般采用基于离线策略表的控制方式，有限的策略数可能无法完全涵盖风电场、直流系统复杂多变的输出特性，控制灵活性不足，可能造成决策失误，从而导致过切或欠切，不利于系统安全。此外切机控制代价较大，在超速、热应力及轴疲劳寿命方面给风电机组带来威胁，同时故障清除后恢复时间较长。而在高渗透率的风电交直流混联电网中，由于同步机装机容量较小，当电网出现有功盈余时，仅采用切机控制会造成控制裕度不足。

双馈风电机组是目前应用广泛的风力发电装备之一，具有技术成熟、成本相对较低、安装相对方便等优势。由于采用变流器提供变频励磁电压，双馈风电机组能在较大风速范围内正常运行。双馈风电机组可以通过转子加速存储过剩能量，减小自身输出功率，也可以采用转子侧变流器转速或转矩控制来调节自身输出的有功功率，从而能够被用于电网的有功调节。

亚同步运行的双馈风电机组在转子无励磁条件下会进入电动状态，可有效地消耗交流系统中的盈余有功，从而保证系统安全性。基于主动耗能这一特点，本发明提出了一种基于风机主动耗能运行的风电送出系统紧急功率控制方法，相比于火电机组切机控制，具有代价小、响应快、恢复速度快、控制更灵活等优点。

发明内容

因此，本发明需要解决的问题是如何在交流电网产生有功盈余时使双馈风电机组从发电状态迅速切换为电动状态，吸收有功功率，从而实现盈余有功的快速平抑。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于风机主动耗能运行的风电送出系统紧急功率控制方法，包括如下步骤：

S101、获取双馈风电机组参数及双馈风电交直流送出系统运行参数，当检测到直流输电系统闭锁信号时，计算风电交直流送出系统盈余的有功功率P_ol；

S102、基于风电交直流送出系统盈余的有功功率P_ol选择紧急功率控制方案；

S103、基于选择的紧急功率控制方案将风电场承担的盈余有功功率按每台双馈风电机组中最大主动耗能能力进行分配；

S104、执行选择的紧急功率控制方案；

S105、当检测到故障清除、直流输电系统恢复信号后，对每台主动耗能控制下的双馈风电机组实施恢复控制。

优选地，双馈风电机组参数包括额定容量、定子额定电压、转子额定电压、定子电阻、转子电阻、定子漏感、转子漏感、激磁电感、升压变压器正序电抗、故障前定子电流、故障前转子电流及故障前运行风速；