[发明专利]一种风电机组高电压穿越主动支撑优化控制方法

说明书

一种风电机组高电压穿越主动支撑优化控制方法，包括以下步骤：1)当电网电压骤升至1.1pu以上时，风电机组进入高电压穿越状态，风电机组优先控制网侧变流器吸收无功功率以补偿电网电压；2)当网侧变流器无功能力不足时，机组进一步采用控制机侧变流器吸收无功功率以补偿电网电压；3)在高电压穿越期间，当无功输出满足要求时，若变流器容量仍有盈余，采用有功阻尼控制直至电压恢复后的5s；4)在高电压穿越期间，当无功输出满足要求时，若变流器容量无盈余，那么在电压恢复时刻开始即采用有功阻尼控制直至电压恢复后的5s。本发明保证了机组在电压恢复时刻及恢复后的功率平稳，避免引起电网频率震荡。

技术领域

本发明涉及风电机组的高电压穿越控制，尤其是一种风电机组高电压穿越主动支撑优化控制方法。

背景技术

近年来风电连锁脱网事故频发，引起运行、研究人员广泛关注。2011年发生的几次大规模风电脱网事故，起因是风电场电气设备故障引发相间短路故障，引起站内和系统电压跌落，在此期间大量风机因不具备低电压穿越能力而脱网，风场内馈线及风场间输电线传输功率减轻，线路充电电容以及风场升压站内投入的并联电容发出的无功相对线路吸收无功过剩。故障切除后系统电压恢复，各风电场的无功补偿装置无法及时进行自动电压调整，引起系统电压升高，导致部分机组因过电压保护动作脱网。由于分布式区域短路容量小，过剩无功导致系统电压大幅抬升，最终造成其他邻近风场内风机过电压保护动作。该过程促使系统过剩无功进一步增加，使发生风机脱网事故区域的面积继续扩大。

分布式机组接入电网的短路容量较小，机组与电网之间的相互影响大。参考德国E.ON公司的HVRT(高电压穿越)并网要求，并网点电压骤升至1.1倍标称值及以上时，机组需按电网电压每升高1％、至少提供2％额定无功电流的原则优先对故障电网进行补偿。那么在电网电压骤升期间，在无功优先输出的原则下，变流器容量仍有盈余则可采用有功功率控制，以防止机组转速飙升和系统频率的震荡。

发明内容

为解决分布式风电机组高电压穿越过程中输出功率震荡，特别是电压恢复时功率导致电网频率震荡的问题，本发明提供一种风电机组高电压穿越主动支撑优化控制方法，保证了机组在电压恢复时刻及恢复后的功率平稳，避免引起电网频率震荡。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种风电机组高电压穿越主动支撑优化控制方法，包括以下步骤：

1)当电网电压骤升至1.1pu以上时，风电机组优先控制网侧变流器吸收无功功率以降低电压，在高电压穿越期间网侧变流器输出无功电流；

2)实时检测并判断电网电压，若电网电压仍高于1.1pu时，风电机组控制网侧变流器吸收无功功率的同时，控制机侧变流器吸收无功功率以降低电压，参考高电压穿越并网要求，电网电压每升高1％，提供2％额定无功电流，双馈风电机组的定子侧输出无功电流；

3)判断变流器在高穿期间无功优先输出后，若有容量盈余，则在高穿期间开始采用有功阻尼控制直至电压恢复后的5s，G1的小扰动方程如下：

H_G为同步发电机G1的惯性时间常数，k_p为有功阻尼系数，p为微分因子，D为阻尼系数，δ₀、θ₀、U_G0是δ、θ、U_G的初始值，U_G是风电场接入点电压，θ是E'和U_G之间的相角差，δ是E'和U之间的相角差，E'是同步发电机G1的q轴暂态电势，Δδ是E'和U之间的相角差的变化量；x₁是线路电抗参数；

其中，

式中，U是电网电压，x₂是线路电抗参数；