[发明专利]提升风电接入弱电网暂态稳定性的风电场无功控制策略

摘要

本发明公开了一种提升大规模风电接入弱电网暂态稳定性的风电场无功控制策略，该策略分为机组和风电场两个层面在机组层面，采用无功优先控制；在风电场层面，基于暂态能量法计算暂态不平衡能量预测值，并计算暂态电压稳定裕度，调整不同直驱风电机组无功出力，并将无功调节指令下达给各机组。控制器总体所采用的策略为根据系统中风电场与电力系统的交互，将对风电场的无功功率控制，分解为对各台风机的附加控制。本发明提出的控制策略不用附加任何硬件,充分利用风电场集控系统的通信能力以及直驱风电机组自身的控制策略,避免了风电场整体无功电压的不合理波动，能够有效提高有风电场接入的弱电网整体的暂态稳定性能。

主权项

一种提升大规模风电接入弱电网暂态稳定性的风电场无功补偿控制策略，其特征在于,步骤有：1)策略分为机组和风电场2个层面：在机组层面，电网电压发生跌落时，采用无功优先控制，在网侧变流器输出的有功电流控制环节加入限流控制，防止有功电流突变所引起的直流侧电容充放电电流的突变，从而有效抑制因网侧变流器工作模式切换而引起的直流电压的波动；2)在机组层面，根据直流母线电压的偏差，直流电压环利用比例积分(PI)控制器调节输出电机定子有功电流参考指令直流电压在电网故障扰动前后始终由不受电网故障干扰的机侧变流器控制，输出有功功率的控制在网侧变流器中完成，易于在故障穿越过程中对其协调控制；3)在风电场层面，弱电网一般传输线路长，导致电网内抗大，根据风电场运行额定电压，实时运行功率以及线路阻抗，根据弱电网的定义，计算短路比；该系统还应包括远方信息测量单元，风电场集控系统与风机单机为双向数据发送；集控平台将控制器设置在风场升压站附近,电网本地测量信息包括升压母线电压,控制器根据测量信息,计算暂态无功稳定裕度，发出暂态无功控制信号,将控制信号通过快速现场总线送至各台风机,实现风场机群的无功快速调节；4)风电机组不存在功角稳定问题，当扰动切除后，风机有功输出波动不大，从而不影响其余同步机组的暂态不平衡能量；电力系统中装有含同步相量测量单元、的广域测量系统、,需要对测量风场临近的常规同步发电机功角进行测量；故障持续过程中根据EEAC法等值计算弱电网中风场临近的同步机组加速面积，故障清除后由于弱电网中电压的不稳定，通过暂态能量法计算暂态不平衡能量的预测值Jf；根据该系统中风电场与电力系统的交互,再将对风电场的功率控制分解为对各台风机的附加控制；风电场的无功调节指令由监控系统产生并下达给各机组,再由各机组自身控制系统实现；5)由于在大规模风机接入弱电网环境中，线路扰动切除后，沿线路各点电压得不到强支撑，所以在扰动切除后，还应对无功进行适量补偿，以防止无功补偿量过多导致的风电场出口电压突升；测量暂态过程中每台直驱风电机组发出的有功功率与无功功率，根据以上步骤计算单台风电机组的暂态电压稳定裕度，将其上传至风电场控制系统，风电场控制系统根据每台机组的电压稳定裕度计算每台单台永磁直驱风电机组发出的无功量，风电场的有功和无功调节指令由监控系统产生并下达给各机组。