[发明专利]一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法

说明书

本发明公开了一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法，该方法为：首先，基于虚拟同步机控制技术设置能无缝切换双馈风机并网/孤岛控制模式，并能创造远方任意联络开关处同期条件的双馈风机自适应控制方法；其次，在无网‑源通信的条件下，设置使ACS控制的双馈风机孤岛通过任意联络开关处安全并网的协调方法。本发明公开的ACS和协调技术使得双馈风机与FA能够相互兼容，而无需解列和重启双馈风机，实现了不停机运行、连续为网侧供电的目的，既能提高双馈风机利用率、减少维护成本、也能提高配电网供电可靠性和增强配电网弹性。

技术领域

本发明涉及一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法，属于有源配电网技术领域。

背景技术

现代配电网要求灵活而可靠的运行，通常采用闭环设计、开环运行的方式。因此，本发明针对的有源配电网系统如图1所示。其一次系统为环网结构，B1、B2、B3和B4分别为两侧变电站出线开关，经B1、B2和B3引出三条馈线并通过环网柜(RMU)实现相互联络，RMU进出线开关均为断路器，联络开关L41和L62处于常开状态，联络线1联络馈线1和馈线3，联络线2联络馈线2和馈线3，馈线为地下电缆，电压等级为10kV。5台兆瓦级双馈风机(用DFIGx表示)分别通过不同位置的RMU接入配电网。二次系统配置为典型的智能分布式FA，其不依赖主站或子站的全局信息，通过智能终端(STU)间的对等通信交换故障信息，实现馈线故障快速隔离与供电恢复。通信网为支持IEC 61850的光纤以太网环网结构，变电站出线开关以及各环网柜配置的STU之间采用GOOSE快速报文通信机制。

图1中，F1、F2和F3表示3处馈线故障。当配电网发生某处故障后，FA通过GOOSE对等通信交换故障信息定位故障并控制故障馈线两侧断路器跳闸以隔离故障；故障隔离后发送故障隔离成功GOOSE报文(SFI)；对应的联络开关收到SFI报文后若判断故障不在对应联络线上则立刻合闸，恢复故障下游非故障馈线段供电。馈线与联络开关对应关系为：馈线1对应联络开关L41；馈线3对应联络开关L62。因此，当故障发生在馈线1上，FA处理故障隔离后，联络开关L41合闸；当馈线3上发生故障，FA处理故障隔离后，联络开关L62合闸。

传统上，DFIG并网时采用P/Q控制，DFIG孤岛时采用V/F控制。其中，对于多台DFIG孤岛的情况则需要采用主从控制、对等控制或者分层控制的运行方式。因此，DFIG目前主要工作于连续的并网模式或者纯孤岛模式而无需在两者之间转换，很少有DFIG具备双模式运行的能力，或者说具备双模式无缝切换能力的DFIG。由于不同运行模式下需要不同的控制策略与运行方式，DFIG需要配置孤岛检测技术方能实现并网-孤岛模式切换。孤岛检测技术主要包括三种：基于通信的、有源的和无源的技术。而在DFIG与配电网间建立通信将增加成本并使DFIG的接入复杂化。并且配电网和DFIG一般属于不同所有者，因此实际工程中DFIG与配电网之间并无二次电缆联系。而有源与无源孤岛检测技术不够可靠且孤岛检测需要一定时间。此外，DFIG与配电网间的电缆距离一般较远(1km-2km)，并且联络开关位置也是灵活配置，因此DFIG孤岛通过联络开关并网是一种远方同期并网过程，这是与传统DFIG就地同期并网技术的根本区别。再者，现有GOOSE快速通信机制的本质是重复发送变位状态报文，其无法实现对远方正弦交流量的实时传输，而采样值报文(SV)用于配电网不经济也不可靠。

因此，当DFIG接入配电网时(如图1)，若要使DFIG在馈线故障时不间断地为就地部分负载供电并配合联络开关同期安全合闸，FA和DFIG之间将存在两个问题。问题一：由FA决定的一系列开关变位信息不能及时“告知”DFIG，DFIG无法适应电网拓扑变化；DFIG不具备双模式运行能力，无法及时调整控制模式，无法实现并网-孤岛之间的无缝切换，尤其是会经历多机非计划孤岛问题。问题二：配电网的信息通道及报文规范无法支持DFIG离网转并网所需的远方检同期功能。这两个问题致使现有FA技术与DFIG互不兼容，相互排斥，阻碍了有源配电网向智能配电网的升级。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法，以解决上述现有技术中存在的问题。