針對風(fēng)電場靜止無功補(bǔ)償器的主輔協(xié)同控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜止無功補(bǔ)償器領(lǐng)域，特別涉及一種針對風(fēng)電場靜止無功補(bǔ)償器的主 輔協(xié)同控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國風(fēng)力資源豐富，主要分布于西北、華北、東北地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電地距離主要電力 消耗地較遠(yuǎn)，因此，形成了大規(guī)模、遠(yuǎn)距離外送風(fēng)電模式。另外，風(fēng)電接入地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)薄弱， 短路容量較小，系統(tǒng)內(nèi)電壓穩(wěn)定問題越來越突出。為了解決該問題，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水 平，風(fēng)電場通常選擇在低壓側(cè)集中配備動態(tài)無功補(bǔ)償裝置以滿足整個風(fēng)電場的無功需求。 其中，SVC(StaticVarCompensator,靜止無功補(bǔ)償器）憑借其技術(shù)成熟、快速響應(yīng)的特點 在風(fēng)電場中得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 然而，通過總結(jié)多次風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故發(fā)現(xiàn)，由于目前風(fēng)電場中SVC控制策略性能不 佳，導(dǎo)致SVC在系統(tǒng)遭受擾動后不僅無法發(fā)揮其正面調(diào)節(jié)作用，反而進(jìn)一步惡化系統(tǒng)的電 壓穩(wěn)定狀況。
[0004]目前，就SVC控制策略方面研究最多的是恒電壓控制方式。如圖1所示，為傳統(tǒng)地 SVC恒電控制方式下的動態(tài)調(diào)節(jié)特性示意圖。圖1中，在風(fēng)電場的SVC容量范圍 內(nèi)，風(fēng)電系統(tǒng)電壓可以穩(wěn)定于[\，VH]內(nèi)，其中，\、VH需根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行工況下調(diào)壓要求 設(shè)定。由此可見在容量范圍內(nèi)，SVC具有較好的穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用。表示SVC調(diào)節(jié)無 功感性極限，Q_x表示SVC調(diào)節(jié)無功容性極限，VH表示SVC容量范圍內(nèi)最大可調(diào)節(jié)電壓，\ 表示svc容量范圍內(nèi)最小可調(diào)節(jié)電壓，Vi表示svc實際運(yùn)行電壓，表示svc實際運(yùn)行點的 無功。但是，此控制方式仍具有以下缺點：1)正常情況下，風(fēng)電場要求SVC運(yùn)行于浮空或感 性狀態(tài)，以便在系統(tǒng)發(fā)生故障時提供足夠感性無功，此時風(fēng)電場內(nèi)損耗將增大，難以滿足風(fēng) 電場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求；2)SVC恒電壓控制容易引起系統(tǒng)內(nèi)無功的大幅波動，威脅系統(tǒng)安全； 3)SVC調(diào)節(jié)無功超出其容量極限時將無法發(fā)揮其正常調(diào)節(jié)作用，電壓將持續(xù)大幅波動。
[0005] 另一種SVC控制策略是以SVC感性支路無功恒定為最終控制目標(biāo)，SVC的容性支 路不受控制器影響，直接由運(yùn)行人員根據(jù)系統(tǒng)調(diào)壓需要手動投退，那么，該控制方式可降低 正常運(yùn)行工況下產(chǎn)生于SVC內(nèi)的環(huán)流損耗，符合風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。但是，該控制方式 的缺點是顯著增大系統(tǒng)電壓靈敏度，使擾動后系統(tǒng)電壓易出現(xiàn)長時間、大幅爬升或跌落，這 也是風(fēng)機(jī)高、低電壓脫網(wǎng)過程中SVC不能發(fā)揮正面調(diào)節(jié)作用的主要原因。如圖2所示，為傳 統(tǒng)地SVC感性支路恒無功控制對系統(tǒng)電壓靈敏度的影響對比圖。當(dāng)系統(tǒng)電壓偏低時投入電 容后，系統(tǒng)電壓首先由Α升至Β，而后又經(jīng)長時間爬升至C;當(dāng)系統(tǒng)電壓偏高時投入電抗后， 系統(tǒng)電壓首先由A跌至&，而后又經(jīng)長時間跌落至Ci。兩種情況下最終穩(wěn)定電壓均超出正 常范圍，這將嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全。
[0006] 因此，從電力系統(tǒng)源網(wǎng)協(xié)調(diào)的角度出發(fā)，如何讓SVC在風(fēng)電系統(tǒng)中的控制策略性 能提高，使得風(fēng)電系統(tǒng)遭受擾動時發(fā)揮其靈活調(diào)節(jié)無功的積極作用，使擾動后系統(tǒng)電壓免 于大幅波動，是目前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種針對風(fēng)電場靜止無功補(bǔ)償器的主輔協(xié)同控 制裝置及方法，在滿足風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的同時，有效避免小擾動后系統(tǒng)電壓的大幅波 動，將系統(tǒng)電壓穩(wěn)定于要求范圍內(nèi)。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種針對風(fēng)電場靜止無功補(bǔ)償器的主輔協(xié)同控制 裝置，該裝置包括：
[0009] 輸入電路、比較電路、電壓調(diào)節(jié)電路、無功調(diào)節(jié)電路和輸出電路；其中，
[0010] 所述輸入電路，用于向比較電路和電壓調(diào)節(jié)電路輸入靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓 值VN，并向所述無功調(diào)節(jié)電路輸入靜止無功補(bǔ)償器感性支路電流；
[0011] 所述比較電路，用于比較靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓值VN、主輔控制切換下限電 壓值v_、主輔控制切換上限電壓值v_ ;如果V_〈VN〈V_，則所述切換開關(guān)導(dǎo)通，所述比較 電路輸出靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓值VN至所述無功調(diào)節(jié)電路；否則，所述切換開關(guān)導(dǎo) 通，所述比較電路輸出如果VN>V_，否則，所述切換開關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出V_A;如果 VN〈V_，所述切換開關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出v_ ;
[0012] 所述無功調(diào)節(jié)電路，用于根據(jù)所述比較電路輸出的靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓值 VN向所述輸出電路輸入第一控制器輸出導(dǎo)納值；
[0013] 所述電壓調(diào)節(jié)電路，用于根據(jù)所述比較電路輸出KV_/V_向所述輸出電路輸入 第二控制器輸出導(dǎo)納值；
[0014] 所述輸出電路，用于根據(jù)所述第一控制器輸出導(dǎo)納值控制靜止無功補(bǔ)償器運(yùn)行于 主控制-感性支路恒無功控制狀態(tài)；或
[0015] 根據(jù)所述第二控制器輸出導(dǎo)納值控制靜止無功補(bǔ)償器運(yùn)行于輔助控制-恒電壓 控制狀態(tài)。
[0016] 優(yōu)選地，所述輸入電路包括第一測量器和第二測量器；其中，所述第一測量器用于 測量風(fēng)電場低壓側(cè)電壓值，將靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓值VN輸入至所述比較電路和所述 電壓調(diào)節(jié)電路；所述第二測量器用于測量靜止無功補(bǔ)償器感性支路電流，并將測量值輸入 至所述無功調(diào)節(jié)電路。
[0017] 優(yōu)選地，所述比較電路包括切換開關(guān)和比較器；其中，所述比較器的第一輸入端輸 入所述靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓值％，所述比較器的第二輸入端輸入主輔控制切換下限 電壓值^_，所述比較器的第三輸入端輸入主輔控制切換上限電壓值乂_，所述比較器比較 VN、V_、V_，如果￥_〈％〈￥_，則所述切換開關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng) 點電壓值VN至所述無功調(diào)節(jié)電路；如果VN>V_，所述切換開關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出V_ ; 如果VN〈V_，所述切換開關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出V_。
[0018] 優(yōu)選地，所述無功調(diào)節(jié)電路包括第一增益電路、乘法器、第一加法器和第二增益電 路；其中，所述第一增益電路輸入端輸入第二測量器的測量值；所述第一增益電路的輸出 端與所述乘法器的第一輸入端相連，所述乘法器的第二輸入端輸入比較電路輸出的靜止無 功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓值VN，所述乘法器的輸出端與第一加法器的第一輸入端相連，所述第 一加法器的第二輸入端輸入靜止無功補(bǔ)償器的無功參準(zhǔn)值，所述第一加法器的輸出端與所 述第二增益電路的輸入端相連，所述第二增益電路的輸出端與所述輸出電路相連，向所述 輸出電路輸入第一控制器輸出導(dǎo)納值。
[0019]優(yōu)選地，所述電壓調(diào)節(jié)電路包括第二加法器、第三增益電路和第四增益電路；其 中，所述第二加法器的第一輸入端輸入比較電路輸出的vmax/vmin，所述第二加法器的第二輸 入端與所述第三增益電路的輸出端相連，所述第二加法器的輸出端與所述第四增益電路的 輸入端相連，所述第三增益電路的輸入端輸入靜止無功補(bǔ)償器并網(wǎng)點電壓值％，所述第四 增益電路的輸出端與所述輸出電路相連，向所述輸出電路輸入第二控制器輸出導(dǎo)納值；
[0020] 優(yōu)選地，所述輸出電路包括第五增益電路和晶閘管電納控制器；其中，所述第五增 益電路的輸入端同時與所述第四增益電路的輸出端和所述第二增益電路的輸出端相連；所 述第五增益電路的輸出端與所述晶閘管電納控制