[发明专利]预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统，控制方法包括下述步骤：I、基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断；II、风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；III、风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；IV、风电并网系统稳态运行控制。本发明通过增强风电机组对短路故障的判断能力，优化低电压穿越过程中风电机组的功率输出特性，增加风电机组与动态无功补偿装置的协调控制行为，可有效避免风电场频繁低电压穿越。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术中的控制技术领域，具体涉及一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统。

背景技术

随着风电的快速发展，在电力系统中的比重不断攀升，使得风电的并网性能对电网的安全稳定影响越来越重要。为了增强系统的暂态稳定性，避免大规模风电脱网事故的发生，低电压穿越已成为风电场并网运行的基本要求：

(1)风电场并网点电压跌至20％标称电压时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行625ms，风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到标称电压的90％时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行。

(2)当风电场并网点电压处于标称电压的20％～90％区间内时，风电场应能够通过注入无功电流支撑电压恢复；自并网点电压跌落出现的时刻起，动态无功电流控制的响应时间不大于75ms。风电场注入电力系统的动态无功电流I_T≥1.5×(0.9-U_T)I_N，(0.2≤U_T≤0.9)。

(3)对电力系统故障期间没有切出的风电场，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

但是我国风电的发展采用“集中开发，远距离输送”的模式，我国风能资源丰富而又远离负荷中心的大批风电场投入运营，这些地区处于电网末端，并网点电压稳定裕度较小，风电场功率变化会引起并网点电压较大的波动，从而可能引起风电场频繁穿越问题。如2015年5月国内某风电汇集地区发生风电机组频繁进入低电压穿越现象，结合风电并网条件和现场录波数据分析，初步认为该风电汇集系统电网较弱，电网扰动下并网点电压波动大，风电场频繁穿越是网架结构特性和风电控制等因素相互作用的结果。现有低电压穿越实现方案主要基于电网电压跌落，采用合适的控制与保护策略限制机组过压、过流，并保证机组转速在合理范围内，没有特别针对风电场频繁低电压穿越问题进行有效考虑。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制方法及系统，本发明通过增强风电机组对短路故障的判断能力，优化低电压穿越过程中风电机组的功率输出特性，增加风电机组与动态无功补偿装置的协调控制行为，可有效避免风电场频繁低电压穿越。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制方法，其改进之处在于，所述控制方法包括下述步骤：

I、基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断；

II、风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；

III、风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；

IV、风电并网系统稳态运行控制。

进一步地，所述步骤I的基于并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断中，测量风电并网点电压标幺值U_T，并计算风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt，根据风电并网点电压判断风电并网系统运行状态，包括下述步骤：