[实用新型]针对风电场静止无功补偿器的主辅协同控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及静止无功补偿器领域，特别涉及一种针对风电场静止无功补偿器的主辅协同控制装置。

背景技术

我国风力资源丰富，主要分布于西北、华北、东北地区，风力发电地距离主要电力消耗地较远，因此，形成了大规模、远距离外送风电模式。另外，风电接入地系统结构薄弱，短路容量较小，系统内电压稳定问题越来越突出。为了解决该问题，提高系统电压稳定水平，风电场通常选择在低压侧集中配备动态无功补偿装置以满足整个风电场的无功需求。其中，SVC(Static Var Compensator，静止无功补偿器)凭借其技术成熟、快速响应的特点在风电场中得到广泛应用。

然而，通过总结多次风机脱网事故发现，由于目前风电场中SVC控制策略性能不佳，导致SVC在系统遭受扰动后不仅无法发挥其正面调节作用，反而进一步恶化系统的电压稳定状况。

目前，就SVC控制策略方面研究最多的是恒电压控制方式。如图1所示，为传统地SVC恒电控制方式下的动态调节特性示意图。图1中，在风电场的SVC容量范围[Q_cmax,Q_Lmax]内，风电系统电压可以稳定于[V_L,V_H]内，其中，V_L、V_H需根据系统正常运行工况下调压要求设定。由此可见在容量范围内，SVC具有较好的稳定系统电压的作用。Q_Lmax表示SVC调节无功感性极限，Q_cmax表示SVC调节无功容性极限，V_H表示SVC容量范围内最大可调节电压，V_L表示SVC容量范围内最小可调节电压，V₁表示SVC实际运行电压，Q_L表示SVC实际运行点的无功。但是，此控制方式仍具有以下缺点：1)正常情况下，风电场要求SVC运行于浮空或感性状态，以便在系统发生故障时提供足够感性无功，此时风电场内损耗将增大，难以满足风电场经济运行的要求；2)SVC恒电压控制容易引起系统内无功的大幅波动，威胁系统安全；3)SVC调节无功超出其容量极限时将无法发挥其正常调节作用，电压将持续大幅波动。

另一种SVC控制策略是以SVC感性支路无功恒定为最终控制目标，SVC的容性支路不受控制器影响，直接由运行人员根据系统调压需要手动投退，那么，该控制方式可降低正常运行工况下产生于SVC内的环流损耗，符合风电场经济运行的要求。但是，该控制方式的缺点是显著增大系统电压灵敏度，使扰动后系统电压易出现长时间、大幅爬升或跌落，这也是风机高、低电压脱网过程中SVC不能发挥正面调节作用的主要原因。如图2所示，为传统地SVC感性支路恒无功控制对系统电压灵敏度的影响对比图。当系统电压偏低时投入电容后，系统电压首先由A升至B，而后又经长时间爬升至C；当系统电压偏高时投入电抗后，系统电压首先由A跌至B₁，而后又经长时间跌落至C₁。两种情况下最终稳定电压均超出正常范围，这将严重威胁系统安全。

因此，从电力系统源网协调的角度出发，如何让SVC在风电系统中的控制策略性能提高，使得风电系统遭受扰动时发挥其灵活调节无功的积极作用，使扰动后系统电压免于大幅波动，是目前急需解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种针对风电场静止无功补偿器的主辅协同控制装置，在满足风电场经济运行要求的同时，有效避免小扰动后系统电压的大幅波动，将系统电压稳定于要求范围内。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种针对风电场静止无功补偿器的主辅协同控制装置，该装置包括：

输入电路、比较电路、电压调节电路、无功调节电路和输出电路；其中，

所述输入电路，用于向比较电路和电压调节电路输入静止无功补偿器并网点电压值V_N，并向所述无功调节电路输入静止无功补偿器感性支路电流；