[发明专利]孤岛双馈风电场经高压直流输电外送协同控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种孤岛双馈风电场经高压直流输电外送协同控制方法及系统，其包括：将同步调相机电压升到额定值，为直流系统启动提供送端换流母线电压，以及为孤岛DFIG风电场启动提供机端电压；依据建立的机端电压，DFIG风电机组进行启动并网，同步调相机调节输出无功，维持母线电压稳定，令母线电压维持在额定值；当DFIG机组启动后，有功开始上升时，LCC‑HVDC系统解锁，逆变器采用定直流电压控制，整流器采用频率控制调节直流送端的有功平衡，通过PI调节器令同步调相机工作在额定转速，使孤岛风电场与LCC‑HVDC的有功平衡，实现孤岛双馈风电场经LCC‑HVDC外送协同控制的稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种风力发电技术领域，特别是关于一种孤岛双馈风电场经高压直流输电外送协同控制方法及系统。

背景技术

风力发电、光伏等可再生能源发电技术日益成熟，我国新能源多采用“集中式布置、长距离输送”的开发模式，高压直流输电技术(high voltage direct current，HVDC)因其自身的优势在新能源电力输送中发挥了重要作用。

由于我国新能源一般远距离大规模接入电网，导致新能源接入HVDC送端多处于弱联运行状态。弱联主要体现在新能源接入电网的并网点短路比低和系统的等效惯量小。因此当电网出现突发性功率不平衡故障(如无功设备故障或负荷突减故障)时，电网电压和频率波动加剧，危害电网的电压和频率稳定性。电网电压和频率的失稳将导致HVDC和新能源机组发生一系列故障(如HVDC直流闭锁、新能源脱网等)，严重时将引起系统解列，危害电网和国民生产安全。因此，为了维护电力系统的安全、稳定、可靠运行，需要在弱送端HVDC加装额外的无功补偿装置，例如SVC、STATCOM、同步调相机等。同步调相机作为旋转设备，与SVC、STATCOM等基于电力电子技术的动态无功补偿装置相比，既为系统提供短路容量，又具有更好的无功出力特性，在降低直流送端暂态过电压、抑制直流受端换相失败、利用强励提高系统稳定性等方面具备独特优势。

当前关于孤岛新能源场站经LCC-HVDC(Line Commutated Converter HighVoltage Direct Current基于电网换相换流器的高压直流输电技术)外送的并网运行问题是一个技术难题，关键点主要是解决无交流电网电压支撑条件下新能源场站和LCC-HVDC的协同控制问题。在送端换流站无交流电网电压支撑的条件下，LCC-HVDC技术并不能直接适用于新能源场站接入，这是因为新能源场站需要外部电压源为其提供电压参考，而LCC-HVDC整流器需要交流侧提供换相电压。VSC-HVDC技术虽然具有这两方面的能力，但存在容量小、功耗大、价格高等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种孤岛双馈风电场经高压直流输电外送协同控制方法及系统，一方面，在送端交流母线配置同步调相机，用于稳定LCC-HVDC整流侧母线电压，以便为风电场中的双馈发电机(DFIG)的启动提供电压参考并保证LCC-HVDC整流器正常换相。另一方面，同步调相机具备惯量响应能力，可以配合LCC-HVDC整流器来协同控制系统有功功率平衡，使LCC-HVDC跟踪孤岛风电场发出的有功功率进行有功外送。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种孤岛双馈风电场经高压直流输电外送协同控制方法，其包括：步骤1、将同步调相机电压升到额定值，为直流系统启动提供送端换流母线电压，以及为孤岛DFIG风电场启动提供机端电压；步骤2、依据建立的机端电压，DFIG风电机组进行启动并网，同步调相机调节输出无功，维持母线电压稳定，令母线电压维持在额定值；步骤3、当DFIG机组启动后，有功开始上升时，LCC-HVDC系统解锁，逆变器采用定直流电压控制，整流器采用频率控制调节直流送端的有功平衡，通过PI调节器令同步调相机工作在额定转速，使孤岛风电场与LCC-HVDC的有功平衡，实现孤岛双馈风电场经LCC-HVDC外送协同控制的稳定运行。

进一步，所述步骤1中，采用原动机将同步调相机带至额定工作转速，增加励磁使同步调相机电压升到额定值。