[发明专利]一种暂态电压安全控制方法及系统

说明书

本发明提出一种暂态电压安全控制方法及系统，包括：当检测到故障发生时：切除静止无功补偿器设备；控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；当故障恢复时：将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；所述转子侧变流器恢复到稳态定电压控制模式。本发明提供的技术方案能够抑制电力系统遭受大扰动后风电场群集中并网地区由于无功过剩所引发的风电机组连锁脱网风险。

技术领域

本发明涉及新能源发电及接入技术领域，具体涉及一种暂态电压安全控制方法及系统。

背景技术

近年来，风力发电由“小规模分散开发、就地消纳”的现状，逐步发展成“大规模集中开发、远距离高压输送”的趋势。风资源丰富的地区规划和建设千万千瓦级风电基地,然而这些风电基地大多位于网架结构较为薄弱、电源结构较为单一的电网末端，系统电压敏感性较强。在电网发生短路、断线等大扰动后，这些风电场群集中并网区域容易发生由于无功过补偿或欠补偿导致的电压失稳，最终引起风电场内风电机组因高、低电压保护动作的连锁脱网事故。目前，风电并网所引起的电压安全和无功控制问题已然成为制约集群风能资源的大规模开发和有效消纳的瓶颈。

现有风电并网地区的电压安全控制研究主要是关于单个风电机组/风电场或某种无功调节设备的无功电压控制策略，而对于集群风电场并网地区多种无功源间相互作用所引起的风电机组连锁脱网风险问题缺乏系统性研究。随着风电渗透率的逐渐增大，大规模风电并网对电力系统电压安全的影响逐渐深化。一方面，大规模风电场群并网区域的结构特征及运行特性将会给系统的电压安全带来诸多挑战。另一方面，随着变速风电机组的快速普及和风电场无功补偿设备的广泛应用，大多数风电场群都配置有多种时间常数从毫秒级到秒级不等的无功调控设备，多时间尺度无功源设备的运行配合也成为影响大规模风电并网后电力系统电压安全的又一主要因素。

发明内容

为了抑制电力系统遭受大扰动后风电场群集中并网地区由于无功过剩所引发的风电机组连锁脱网风险，本发明提出一种暂态电压安全控制方法，该方法是通过如下技术方案实现的：

当检测到故障发生时：

主动切除静止无功补偿器设备；

控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑；

当故障恢复时：

将切除的所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行；

所述转子侧变流器恢复到稳态定电压控制模式。

优选地，所述主动切除静止无功补偿器设备，包括：

当所述静止无功补偿器设备接入点电压值低于预设的切除电压阈值，且持续时间大于预设的延时阈值时，打开并网开关，切除所述静止无功补偿器设备。

优选地，所述控制转子侧变流器向电网提供实时无功支撑，包括：

检测风电机组的机端电压下跌值；

当所述机端电压下跌值超出预设死区范围时，双馈感应风电机组转子侧控制器发出故障信号，并将所述双馈感应风电机组转子侧控制器切换为暂态电压控制；通过暂态电压控制外环和电流控制内环的2级闭环PI控制器使双馈感应风电机在故障期间发出无功功率，同时将电压PI控制中积分量清零。

优选地，所述当故障恢复时，所述电压控制器将切除所述静止无功补偿器重新接入电网并网运行，包括：

当所述静止无功补偿器的设备接入点电压值大于预设的重投电压阈值且持续时间大于时间阈值时，闭合所述静止无功补偿器设备并网开关。

优选地，所述故障恢复，包括：

当风电机组的机端电压下跌值恢复至预设死区范围时，所述转子侧控制器切换为稳态运行状态。

优选地，所述转子侧变流器恢复到稳态运行状态包括：