[发明专利]一种多无功源协同控制方法

说明书

本发明公开一种多无功源协同控制方法，控制方法根据多无功源交流系统故障情况下的总无功功率缺额、无功剩余出力以及各无功源的瞬态响应时间等变量，提出了VRPI指标表征各无功源参与调压的能力，并基于该指标提出了多无功源协同控制方法，使其应用在大规模交直流系统交流侧短路故障时，可量化无功源对系统故障响应的影响，既能确保风电机组在故障期间顺利穿越，又能有效抑制暂态过电压，避免风电机组跳闸。本发明VRPI指标的应用对新能源并网下交直流输电系统的规划运行和无功补偿装置的配置提供理论指导。

技术领域

本发明涉及特高压直流输电领域，具体是一种多无功源协同控制方法。

背景技术

随着传统能源的大量消耗，可再生能源逐渐成为能源生产的主要选择。根据《2022年全球风电报告》，2021新安装的93.6GW将使全球累计风电容量达到837GW，同比增长12％。同时，风电装机容量大也给电网带来了电压稳定问题。受端电网电压波动容易导致风机跳闸，导致一系列级联故障，导致系统崩溃。电力系统的故障发生时间极短，如果没有及时地调整或切除，故障将会在短时间内影响整个系统。

系统发生故障时电压降低会导致电网设备脱网，严重影响系统的电能质量(电压、频率)。风机的大规模脱网主要来自两方面：首先是来自电网，电网在运行过程发生严重故障后会切除整个故障网络，同时切除连接到此网络上的所有设备，包括部分风电设备。其次来自风电机组，因为电网扰动或瞬时性故障切除时，电网电压偏低，如果风电机组不具备低压穿越功能，就会造成风机脱网。当风机装机比例较大时，风机跳闸将会对电网电压及频率稳定造成较大的影响，因此需要提升风电机组的低压穿越能力以避免风机大规模脱网故障。

为了提高电压稳定性，通常在发送端电网中安装各种无功补偿装置，如SVG和同步电容器。然而，在送端电网发生三相短路故障的情况下，多个无功电源的联合运行很容易导致故障恢复过程中的无功剩余问题，从而导致风机从电网中跳闸的风险。因此，有必要对多无功电源的协调控制进行研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多无功源协同控制方法根据多无功源交流系统故障情况下的总无功功率缺额、无功剩余出力以及各无功源的瞬态响应时间等变量，提出了VRPI指标表征各无功源参与调压的能力，并基于该指标提出了多无功源协同控制方法，使其应用在大规模交直流系统交流侧短路故障时，可量化无功源对系统故障响应的影响，既提高了风电机组在交流系统故障下的低压穿越的可靠性，又能有效抑制暂态过电压，避免风电机组跳闸，对无功补偿装置的容量配置提供理论指导。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现。

一种多无功源协同控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤一：获取电网交流侧电压。

步骤二：获取各无功源剩余的最大输出无功功率。

步骤三：根据电网交流电压判断风机是否有脱网风险，计算各无功源的VRPI值。

步骤四：根据各无功源的VRPI值按比例进行无功输出任务分配。

步骤五：判断无功源输出的无功功率是否超过限制，如果超出限制，则将超出部分按照其他无功源的VRPI值再分配，如果不超出则结束。

进一步的，所述计算各无功源的VRPI值的方法包括：

其中，ΣQ是无功电源剩余最大无功输出值，ΔQ是电网故障下的系统无功损失，Δt是无功电源输出ΣQ所需时间，K为补偿系数，f()满足表达式：

进一步的，所述根据电网交流电压判断风机是否有脱网风险，并计算各无功源VRPI值的方法为：