一种风电场无功功率控制方法和系统

摘要

本发明公开了一种风电场无功功率控制方法和系统，以风电场高压侧母线电压为控制目标，以无功功率作为调整量，根据风电场母线电压的波动范围和功率因数选择风电场电压控制策略、功率因数控制策略或强制控制系统无功输出为恒定值，并根据风电场需要输出的无功功率参考值，确定风电场内每台风机和集中式无功补偿设备的无功功率输出值。采用了本发明的技术方案，使风电场并网点的无功输出满足系统的需求，以抑制母线电压的波动和调节风电场功率因数，并协调控制风电场内每台风电机组和集中式无功补偿设备的无功输出。

主权项

1.一种风电场无功功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A、实时测量风电场并网点的电压U_mea、有功功率P_mea和无功功率Q_mea，并将测量获得的电压U_mea与风电场并网点母线电压的标称电压U_ref的差值设置为电压偏差ΔU，同时根据有功功率P_mea和无功功率Q_mea计算并网点的实际功率因数λ_mea；B、根据电网对电压和功率因数偏差的要求设置电压偏差ΔU的死区阈值和功率因数偏差Δλ的死区阈值；C、首先判断电压偏差ΔU是否在电压偏差ΔU的死区阈值范围内，其次判断功率因数偏差Δλ是否在功率因数偏差Δλ的死区阈值范围内，若电压偏差ΔU不在电压偏差ΔU的死区阈值范围内，则转至步骤D，若电压偏差ΔU在电压偏差ΔU的死区阈值范围内、且功率因数偏差Δλ不在功率因数偏差Δλ的死区阈值范围内，则转至步骤E；若电压偏差ΔU在电压偏差ΔU的死区阈值范围内、且功率因数偏差Δλ在功率因数偏差Δλ的死区阈值范围内，则控制风电场需输出的总无功功率值_WFref等于检测到的并网点无功功率Q_mea，并转至步骤F；D、风电场电压控制模块将电压偏差ΔU输入调节电压偏差的比例系数K_slope模块，得到无功功率参考值Q_ref，无功功率参考值Q_ref与无功功率Q_mea的差值经过PI调节器处理后作为风电场需输出的总无功功率值Q_WFref，并转至步骤F；E、风电场功率因数控制模块根据电网要求的功率因数λ_ref和实测的有功功率P_mea，获得无功功率参考值Q_ref，无功功率参考值Q_ref与无功功率Q_mea的差值经过PI调节器处理后作为风电场需输出的总无功功率值Q_WFref，并转至步骤F；F、根据风机实时运行工况和风机的P-Q特性，计算风电场内风机的总无功功率输出极限值Q_max，并计算风电场需输出的总无功功率值Q_WFref与总无功功率输出极限值Q_max的差值ΔQ_WFref，若差值ΔQ_WFref大于零，则风电场内风机需要输出的总无功指令值Q_Tref设置为风电场需输出的总无功功率值Q_WFref；若差值ΔQ_WFref小于零，则风机需要输出的总无功指令值Q_Tref设置为总无功功率输出极限值Q_max，风电场内集中式无功补偿设备输出的无功指令为风电场需输出的总无功功率值Q_WFref与总无功功率输出极限值Q_max的差值ΔQ_WFref，且差值ΔQ_WFref不超过风电场内配有的集中式无功补偿设备容量；G、风力机群无功分配策略模块向每台风机分配无功功率，其中第i台的风机无功功率输出参考值Q_iref的计算公式如下式：$Q_{\mathrm{iref}}=\frac{Q_{i\max }}{Q_{\max }}·Q_{\mathrm{Tref}},$其中Q_imax为第i台风机的预期最大无功功率输出值，Q_max为风电场总无功功率输出极限值，Q_Tref为风电场内风机需要输出的总无功指令值，n为风电场风机台数。