[发明专利]一种基于无功裕度的风电场集群无功电压控制系统及方法

摘要

一种基于无功裕度的风电场集群无功电压控制系统及方法，属于风电场并网运行无功电压控制技术领域；该系统包括：无功电压控制模块、交换机、风电场数据处理模块、风机控制器、无功补偿设备控制器、风机参数采集装置和无功补偿设备无功功率采集装置；该方法首先计算风电场无功电压控制的无功功率，确定各风电场应发出的无功功率，其次对各风电场无功功率进行优化分配，得到优化后的各风机的无功功率和无功补偿设备的无功功率，最后通过调节各风机的转子侧电流和各无功补偿设备的开关，调节各风机和无功补偿设备的无功功率；本发明能够解决风机满发无功造成风机寿命降低的问题和风电场运行不经济和风机脱网的问题。

主权项

1.一种基于无功裕度的风电场集群无功电压控制的方法，采用一种基于无功裕度的风电场集群无功电压控制系统，包括：无功电压控制模块、交换机、位于不同风电场中的多个风电场无功电压控制装置，每个风电场无功电压控制装置包括：风电场数据处理模块、风机控制器、无功补偿设备控制器、风机参数采集装置和无功补偿设备无功功率采集装置；所述风机参数采集装置包括：用于采集风机线电压的电压传感器、用于采集风机线电流的电流传感器、用于采集风机有功功率的传感器、用于采集风机无功功率的传感器和用于采集风机电压频率传感器；所述风电场数据处理模块的输出端分别与风机控制器的输入端、无功补偿设备控制器的输入端相连接；风电场数据处理模块的输入端分别与风机参数采集装置输出端、无功补偿设备无功功率采集装置的输出端相连接；风电场数据处理模块通过交换机与无功电压控制模块连接；所述无功电压控制模块通过交换机与变电站连接；风机控制器的输出端连接风机；无功补偿设备控制器的输出端连接无功补偿设备；该方法包括以下步骤：步骤1：在无功电压控制模块中的设定死区阈值，并通过交换机获取变电站发送的风电场并网点参考电压幅值和风电场并网点当前电压幅值；步骤2：无功电压控制模块计算并网点电压偏差值，若并网点电压偏差值大于死区阈值，则执行步骤3，否则，返回步骤1；步骤3：无功电压控制模块根据存储的上一次风电场无功电压控制前后的并网点电压及风电场的无功功率，计算此次风电场无功电压控制的无功功率；步骤4：风机参数采集装置和无功补偿设备无功功率采集装置实时采集风机基本参数和无功补偿设备的无功功率并传输至无功电压控制模块，无功电压控制模块确定无功补偿设备当前无功调节范围和风机的当前无功调节范围；步骤5：在无功电压控制模块中设定各风电场风机总无功裕度，根据各风电场中风机发出的最大无功功率，无功补偿设备的最大无功功率，对此次风电场无功电压控制的无功功率在各风电场间进行分配，确定各风电场应发出的无功功率；步骤6：无功电压控制模块对各风电场无功功率进行优化分配，得到优化后的各风机的无功功率和优化后的无功补偿设备的无功功率；步骤7：将优化后的各风机的无功功率和优化后的无功补偿设备的无功功率通过交换机传送至各风电场的风电场数据处理模块；步骤8：各风电场数据处理模块通过控制风机控制器调节各风机的转子侧电流，进而调节各风机的无功功率，通过控制无功补偿设备控制器，控制各无功补偿设备的开关，进而调节各无功补偿设备的无功功率；其特征在于，步骤6具体包括：步骤6.1：在无功电压控制模块中设定风机无功裕度，各风机当前可调无功功率最大值变为各风机发出的无功功率最大值减去风机无功裕度；步骤6.2：无功电压控制模块将风电场中节点电压偏差最小、网损最小及无功裕度偏差最小作为无功优化的目标函数，将潮流方程等式约束和风机无功功率调节量上下限不等式约束作为各风电场无功优化的约束条件，对各风电场进行优化，得到优化后的各风机的无功功率；步骤6.3：无功电压控制模块判断优化后的各风机无功功率的总和是否大于各风电场应发出的无功功率，若是，令优化后的无功补偿设备的无功功率为零，并执行步骤7，否则，执行步骤6.4；步骤6.4：无功电压控制模块根据优化后的各风机的无功功率计算优化后的无功补偿设备的无功功率；步骤6.5：无功电压控制模块判断优化后的无功补偿设备的无功功率是否在无功补偿设备的调节范围内，若是，执行步骤7；否则，将无功补偿设备当前的可调无功功率最大值作为优化后的无功补偿设备的无功功率。