風機與調(diào)壓式無功補償器協(xié)調(diào)配合的風電場電壓調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風電場電壓無功自動調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及風機與調(diào)壓式無功補償器協(xié)調(diào)配合的風電場電壓調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國標GB/T19963-2011《風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》指出:風電場的無功電源包括風電機組及風電場無功補償裝置。風電場要充分利用風電機組的無功容量及其調(diào)節(jié)能力；當風電機組的無功容量不能滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需要時，應(yīng)在風電場集中加裝適當容量的無功補償裝置(如固定電容器)，必要時加裝動態(tài)無功補償裝置。
[0003]按照該國標要求，風電場應(yīng)配置無功電壓控制系統(tǒng)(AVC子站)，具備無功功率調(diào)節(jié)及電壓控制能力。根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)(AVC主站)指令，AVC子站自動調(diào)節(jié)風電場內(nèi)發(fā)出(或吸收)的無功功率，實現(xiàn)對風電場并網(wǎng)點電壓的控制，其調(diào)節(jié)速度和控制精度應(yīng)能滿足電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的要求。
[0004]該國標還規(guī)定，風電場的電壓控制目標為:當公共電網(wǎng)電壓處于正常范圍內(nèi)時，通過ll(K66)kV電壓等級接入電網(wǎng)的風電場應(yīng)能夠控制風電場并網(wǎng)點電壓在標稱電壓的97 %?107 %范圍內(nèi)，通過220kV及以上電壓等級接入電網(wǎng)的風電場應(yīng)能夠控制風電場并網(wǎng)點電壓在標稱電壓的100%?110%范圍內(nèi)。
[0005]固定電容器(CP)利用CP所在的開關(guān)進行投切操作可實現(xiàn)對CP無功輸出的操作，但固定電容器開關(guān)的投切次數(shù)是有限的，CP退出運行后必須放電后方能重新投入使用，需要足夠的延時，且投切過程會產(chǎn)生嚴重的操作過電壓和合閘涌流，影響供電可靠性。
[0006]調(diào)壓式無功補償器的工作原理是在CP開關(guān)和CP之間串接一臺特制的有載自耦調(diào)壓器，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器的有載分接開關(guān)檔位改變CP電壓，從而改變CP注入母線的無功量。調(diào)壓式無功補償器的使用壽命不小于50000次(國家標準)，可以滿足20年?25年的使用時間。
[0007]基于上述調(diào)壓式無功補償器的工作特點，目前容性無功不足的風電場常會裝設(shè)調(diào)壓式無功補償器進行無功調(diào)節(jié)。但是各地風電場調(diào)壓式無功補償器普遍不能同時兼顧風機無功出力，實際上沒有充分利用好風電場整體無功調(diào)節(jié)能力。如何利用AVC子站的控制策略實現(xiàn)風機與調(diào)壓式無功補償器協(xié)調(diào)配合是急需解決的問題。
[0008]電氣設(shè)備的無功輸出分容性無功和感性無功，一般用正數(shù)表示容性無功、用負數(shù)表示容性無功。電氣設(shè)備增加發(fā)出容性無功會提高并網(wǎng)點電壓，電氣設(shè)備增加發(fā)出感性無功會降低并網(wǎng)點電壓。若有多個設(shè)備發(fā)出不同向的無功，反映在在并網(wǎng)點的總無功將是它們的代數(shù)和，且會在這些設(shè)備之間產(chǎn)生無功環(huán)流。比如兩臺風機A風機發(fā)出0.lMVar無功，B風機發(fā)出-0.lMVar無功，兩者匯集到并網(wǎng)點的無功總和就是OMVar，實際上是A風機的
0.lMVar無功流向了 B風機，也就產(chǎn)生了無功環(huán)流。若A風機發(fā)出0.2MVar無功，B風機發(fā)出-0.2MVar無功，兩者匯集到并網(wǎng)點的無功總和仍是OMVar，但A風機的0.2MVar無功流向了 B風機，無功環(huán)流增加了。無功環(huán)流越大電網(wǎng)損耗也越大。若A風機發(fā)出0.lMVar無功，B風機發(fā)出0.0lMVar無功，兩者匯集到并網(wǎng)點的無功總和就是0.llMVar，A風機和B風機的無功都流向了并網(wǎng)點，兩者之間沒有無功流動，也就沒有了無功環(huán)流。
[0009]由于調(diào)壓式無功補償器只能發(fā)出正向無功(容性無功)，當風機無功出力為負時，兩者方向不一致，必然會有無功環(huán)流。此時如何協(xié)調(diào)兩者的無功調(diào)節(jié)既保證并網(wǎng)點電壓達到調(diào)度要求，又能盡量減少兩者之間的無功環(huán)流，也是風機與調(diào)壓式無功補償器的協(xié)調(diào)配合策略需要重點解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種風機與調(diào)壓式無功補償器協(xié)調(diào)配合的風電場電壓調(diào)節(jié)方法，本發(fā)明方法優(yōu)先使用風機的無功調(diào)節(jié)能力，擴大了風電場無功調(diào)節(jié)能力，減少了調(diào)壓式無功補償器調(diào)檔的次數(shù)；風機與調(diào)壓式無功補償器無功方向不一致且電壓過高時優(yōu)先降低調(diào)壓式無功補償器檔位，可以最大限度減少無功環(huán)流，提高了風電場運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。
[0011]本發(fā)明提出的風機與調(diào)壓式無功補償器協(xié)調(diào)配合的風電場電壓調(diào)節(jié)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0012]1)風電場調(diào)壓式無功補償器檔位最小為1、最大記為Tsv每檔容量記為Q svc_1；風機無功調(diào)節(jié)步長為Qgai—step;
[0013]2)在調(diào)節(jié)周期到來時，從風電場監(jiān)控系統(tǒng)可獲取風機的當前無功值、無功向上可調(diào)量、向下可調(diào)量，分別記為Q_、QgOT—dmm;獲取調(diào)壓式無功補償器的當前無功和檔位分別記為Qsv。和T sv。;獲取并網(wǎng)點母線電壓UPC]。;獲取風電場無功調(diào)節(jié)對并網(wǎng)點電壓的靈敏度Sp。。;從調(diào)度獲取并網(wǎng)點母線電壓上限值U p。?！?和下限值U poc down；
[0014]3)若并網(wǎng)點母線電壓Up。。在上限值U poc up^P下限值U p。?！??之間，表明電壓合格，不必進行無功調(diào)節(jié)，則轉(zhuǎn)步驟6)；
[0015]4)若U_> UPC]。—up，即并網(wǎng)點母線電壓高于上限值，則需要降無功，無功下調(diào)量為:
[0016]QSet_down= (U poc_Upoc up) /Spoc
[0017]4-1)若風機無功0且調(diào)壓式無功補償器當前檔位不為1，則優(yōu)先執(zhí)行調(diào)壓式無功補償器降檔操作，轉(zhuǎn)步驟6);
[0018]4-2)若風機無功Qgen彡0且調(diào)壓式無功補償器當前檔位為1，表示已降到頭，只能降風機無功，轉(zhuǎn)步驟4-4);
[0019]4-3)若風機無功QgOT> 0，則優(yōu)先降風機無功，轉(zhuǎn)步驟4-4);
[0020]4-4)檢驗風機無功調(diào)節(jié)步長和向下可調(diào)量后執(zhí)行降風機無功操作:
[0021]若Qset—d_ 彡 Q gen step,則無功下調(diào)量修正為 Qset—dmm= Q gen_step
[0022]若Qset—d_ 彡 Q gen down,則無功下調(diào)量修正為 Qset—dmm= Q genjown
[0023]風機無功設(shè)定值Qgen—set為:Q gen_set= Q gen ~ Qsetjown
[0024]轉(zhuǎn)步驟6)；
[0025]5)若U_<U_—d_，即并網(wǎng)點母線電壓低于下限值，則需要升無功，無功上調(diào)量為:
[0026]Qset_up= (U poc—d__Upoc)/Spoc
[0027]5-1)若風機向上可調(diào)量Qgen—up> 0，檢驗風機無功調(diào)節(jié)步長和向上可調(diào)量后優(yōu)先執(zhí)行升風機無功操作:
[0028]若Qset
_up ^ Q gen_step 7 則無功上調(diào)量修正為Qset—up= Qgen_step
[0029]若Qset—up> Q gen up,則無功上調(diào)量修正為 Qset—up= Q gen up
[0030]風機無功設(shè)定值Qgen—set為:Q gen_set= Q gen+Qset_up
[0031]轉(zhuǎn)步驟6)；
[0032]5-2)若風機向上可調(diào)量Qgen—up= 0且調(diào)壓式無功補償器當前檔位T svc< T sv則執(zhí)行調(diào)壓式無功補償器升檔操作；
[0033]若風機向上可調(diào)量Q_—up= 0且調(diào)壓式無功補償器檔位為T sv表示已升到頭，至此，風電場風機和調(diào)壓式無功補償器無功輸出都調(diào)至最大值；
[0034]轉(zhuǎn)步驟6)；
[0035]6)等待下一個調(diào)節(jié)周期，返回步驟2)。
[0036]本發(fā)明的特點及優(yōu)點是:
[0037]本發(fā)明實現(xiàn)了風電場風機與調(diào)壓式無功補償器在無功調(diào)節(jié)時的協(xié)調(diào)配合。由于優(yōu)先使用風機的無功調(diào)節(jié)能力，擴大了風電場無功調(diào)節(jié)能力，減少了調(diào)壓式無功補償器調(diào)檔的次數(shù)。降壓時若風機與調(diào)壓式無功補償器無功方向不一致則優(yōu)先降調(diào)壓式無功補償器檔位，升壓時則一律優(yōu)先升風機無功，兩者配合最大限度減少了無功環(huán)流，提高了風電場運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合一個具體實施例，介紹本發(fā)明的風機與調(diào)壓式無功補償器協(xié)調(diào)配合的風電場電壓調(diào)節(jié)方法。
[0039]本發(fā)明提出的風機與調(diào)壓式無功補償器協(xié)調(diào)配合的風電場電壓調(diào)節(jié)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
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