[发明专利]一种基于风机降载运行的无功紧急控制方法

说明书

本发明公开了一种基于风机降载运行的无功紧急控制方法。首先获取抑制过电压所需的无功功率；进一步，计算双馈风机无功极限；最后，根据抑制过电压所需的无功功率与双馈风机定转子无功极限的大小关系，提出一种基于风机降载运行的无功紧急控制策略，通过利用双馈风机快速的有功主动控制来短时增大其无功极限，提升暂态过程中双馈风机无功支撑能力，进而有效抑制直流闭锁暂态过电压。该发明在保证系统可靠性的前提下尽可能增大风场的无功极限，在故障期间提供无功支撑，进而解决直流闭锁下风场的高电压穿越问题。该控制方法可以作为大规模风电送出系统的无功紧急控制及与其他无功设备协同控制的有效参考。

技术领域

本发明涉及一种风电场无功紧急控制策略，尤其是涉及一种基于风机降载运行的无功紧急控制方法。

背景技术

我国许多大型风电场都远离负荷中心，对于风力发电的实际远距离输送，一般采用高压直流输电方式输送1000MW级的风力发电。由于HVDC换流转会消耗大量的无功功率(约占其有功功率的30％～40％)，当交/直流系统发生不同类型的故障导致直流闭锁时，换流站内剩余的无功功率将引起暂态过电压问题。

传统上对于电压的调节通常采用投切电容器组、改变变压器分接头以及通过安装SVC、STATCOM的等无功装置来维持局部电压的稳定。然而考虑到各种无功装置的响应时间、动作时间尺度及安装成本等因素，目前针对大规模风电场送出系统中直流闭锁过电压问题的还没有较好的解决方案，传统的换流站安控与极控方案也存在一定的时延及部分切风机等问题。

考虑到风机的有功主动控制能力，从风机自身的角度充分挖掘其参与系统局部调压的潜力，通过利用双馈风机快速的有功主动控制来短时增大其无功极限，提升暂态过程中双馈风机无功支撑能力，使其在故障期间可提供一定的无功支撑。为充分发挥风电参与系统局部调压能力，解决直流闭锁下风场的高电压穿越问题，本发明公开了一种基于风机降载运行的无功紧急控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于风机降载运行的无功紧急控制方法，解决大规模风电送出系统直流闭锁下过电压问题。

本发明的技术方案采用如下步骤：

1)利用Q-V下垂控制器及风场接入点电压测量值获取抑制过电压所需的无功功率；

2)结合双馈风机容量及定转子电流热稳定性约束，计算双馈风机无功极限；

3)根据抑制过电压所需的无功功率与双馈风机定转子无功极限的四种大小关系，提出基于风机降载运行的无功紧急控制策略：

Ⅰ.当过电压水平较低时，抑制过电压所需的无功功率较少，考虑到换流器的损耗及定转子侧无功极限的大小关系，只需要控制定子侧提供所需的无功功率即可；

Ⅱ.当过电压水平超过了此时的定转子侧无功极限，需要同时控制定子侧和转子侧提供所需的无功功率；

Ⅲ.当定转子侧的无功极限仍无法满足抑制过电压所需的无功功率要求时，通过有功降载控制降低定子侧有功功率出力，短时增大定子侧无功极限，提升暂态过程中双馈风机无功支撑能力；

Ⅳ.当过电压水平过高，以至于抑制过电压所需的无功功率超过风场无功出力极限最大值时，风场提供其此时无功出力极限最大值的无功出力，剩余的无功需要由其他无功补偿装置提供来帮助恢复电压水平。

上述技术方案中，所述的步骤1)利用Q-V下垂控制器及风场接入点电压测量值获取抑制过电压所需的无功功率采用以下公式得到：

其中ΔQ(t)为抑制过电压所需的无功功率；V_W(t)为实测的风场接入点电压测量值；为风场接入点电压参考值；K(t)为Q-V下垂控制器的下垂系数，其值由风场接入点电压对无功的灵敏度系数决定：