一种基于功率平衡原理的集群风电场有功和无功的协调控制方法

摘要

一种基于功率平衡原理的集群风电场有功和无功的协调控制方法，不仅给出了集群风电场在稳态功率波动下有功和无功的自适应控制方法，并且当电网发生暂态故障后，集群风电场综合安控策略和功率平衡原理可快速实现有功和无功的协调控制。该方法不依赖于风电接入地区电网的拓扑结构，而仅根据电网当前运行方式下的实采数据和功率平衡原理即可实现集群风电场稳态下有功和无功的自适应平衡；而集群风电场有功和无功暂态下的协调控制需要计及电网不同运行方式下安控系统切除的有功和无功控制总量，同时需要综合故障前后系统有功和无功的实际变化情况，实现暂态下有功和无功的协调控制。

主权项

1.一种基于功率平衡原理的集群风电场有功和无功的协调控制方法，其特征在于包括下列步骤：1)在风电机组、风电场升压站和风电汇集主站分别布置可测量风电机组、变压器、线路和无功设备电气量的有功和无功功率控制装置(以下简称控制装置)，风电机组的电气量和控制信息需要上送给风电场升压站的控制装置，同理风电场升压站的电气量和控制信息再上送至风电汇集站的主站控制装置，风电汇集站接收并汇总风电场升压站上送的风电机组、线路、主变和无功设备等的电气信息和控制信息；2)风电机组、风电场升压站和风电汇集主站安装处的控制装置利用实测电气量和元件参数分别计算(T_now-T₁)时刻和T_now时刻风电机组、变压器(线路)和无功设备的电压、电流的有效值和有功、无功，其中T_now指的是当前时刻，T₁为T_now时刻之前的固定时间，线路的有功损耗则需要上一级的控制装置计算的有功功率减去本级控制装置计算的有功功率，同理线路的无功损耗需要上一级的控制装置计算的无功功率减去本级控制装置计算的无功功率；3)根据风电机组的实测工况计算故障前风电机组的有功、无功极限与实测有功、无功的差值，对于可调变压器需要根据故障前的抽头位置计算其最大可调无功量，针对SVC/SVG等不同类型的无功补偿设备计算其最大无功限值与实测值的差值；4)不同安装处的控制装置分别将T_now时刻风电机组、变压器(线路)和无功设备的实测有功值减去与(T_now-T₁)时刻对应风电机组、变压器(线路)和无功设备的实测有功值可得出T_now时刻与(T_now-T₁)时刻系统线路、主变和无功设备的有功变化情况此处n为线路、主变和无功设备数量的总和，同时判断线路、主变和无功设备任一个元件的有功变化是否超过稳态有功变化门槛值ΔP_s，如果满足该条件则记为ΔP_i＞ΔP_s；将T_now时刻风电机组、变压器(线路)的实测无功值减去与(T_now-T₁)时刻对应风电机组、变压器(线路)的实测无功值可得出T_now时刻与(T_now-T₁)时刻系统风电机组、线路、主变和无功设备的无功变化情况同时判断线路、主变和无功设备任一个元件的无功变化是否超过稳态无功变化门槛值ΔQ_s，如果满足该条件则记为ΔQ_i＞ΔQ_s；5)风电机组、风电场升压站和风电汇集主站安装处的控制装置根据电气量信息实时判断电网是否发生暂态故障，如果电网已发生暂态故障，则转向步骤6)，否则转向步骤10)；6)风电机组、风电场升压站和风电汇主集站安装处的控制装置利用实测电气量和元件参数计算故障T_k时刻风电机组、变压器(线路)和无功设备的电压、电流的有效值和有功、无功；7)若电网发生暂态故障后故障元件未跳闸，则转向步骤10)，否则启动暂态故障有功和无功调整策略；8)不同安装处的控制装置根据步骤4)的方法重新计算故障T_k时刻与(T_k-T₁)时刻系统线路、主变和无功设备的有功变化量ΔP_pf和无功变化量ΔQ_pf；9)根据安控策略判断线路或主变跳闸后是否需要采取控制措施，如果不需要则转向步骤10)，如果则由安控策略搜索得到安控装置切除的有功总量为ΔP_sc，如果安控策略切除的具体设备，则直接统计所有被安控装置切除元件的无功总量ΔQ_sc，如果切除的仅是一个有功总量，则可根据控制措施执行地点的有功、电压和元件参数计算出由于有功被切除而被顺带切除的无功总量ΔQ_sc；10)根据步骤4)或步骤6)计算得到的潮流变化有功总量ΔP_pf、无功总量ΔQ_pf和步骤9)计算出的被安控切除有功总量ΔP_sc、无功总量ΔQ_sc得到系统故障后系统总的有功变化总量ΔP_total＝ΔP_pf-ΔP_sc和无功变化总量ΔQ_total＝ΔQ_pf-ΔQ_sc，对于正常运行时的潮流波动或没有元件发生跳闸的情况，则有ΔP_sc＝0，且ΔQ_sc＝0；11)利用已有的成熟方法按照步骤10)计算出的有功变化总量ΔP_total和无功变化总量ΔQ_total进行有功和无功的调整，然后转向步骤2)；12)检测调度是否已经下发有功或无功控制命令，如果有则利用已有的成熟方法按照调度下发的控制指令进行有功和无功的调整，然后转向步骤2)。