一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜止同步補(bǔ)償裝置控制領(lǐng)域具體為一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ) 償裝置電壓無(wú)功控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于風(fēng)能的間歇性和隨機(jī)性，風(fēng)電場(chǎng)有功、無(wú)功潮流經(jīng)常發(fā)生變化，容易發(fā)生電壓 穩(wěn)定事故，并且隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的增大，其對(duì)電網(wǎng)的影響也愈加嚴(yán)重。風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的電 能質(zhì)量問(wèn)題可以不同程度地通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償加以解決，為維護(hù)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的無(wú)功 平衡，必須實(shí)時(shí)對(duì)其進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。
[0003] 靜止同步補(bǔ)償裝置通過(guò)調(diào)整自身感性或容性電流，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、平滑、可控的無(wú) 功功率補(bǔ)償，在風(fēng)電場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有靜止同步補(bǔ)償裝置電壓控制策略的研究，多是根 據(jù)高壓側(cè)母線電壓額定值，確定所需總無(wú)功出力目標(biāo)值，再根據(jù)一般性的無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú) 功分配原則，將總無(wú)功功率分配給每組感性支路和容性支路，沒(méi)有詳細(xì)分析無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備 的實(shí)際運(yùn)行工況，也缺少對(duì)實(shí)際運(yùn)行風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備特殊要求的考慮。此外，現(xiàn)行的風(fēng) 電場(chǎng)管理辦法多是要求無(wú)功補(bǔ)償裝置采用電壓控制，以風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓為控制目標(biāo)，且 能夠?qū)﹄妷寒惓_動(dòng)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)；而風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行中又需要采用無(wú)功控制，實(shí)現(xiàn)與電 網(wǎng)無(wú)功交換最小，從而降低運(yùn)行成本。但是在現(xiàn)有的無(wú)功補(bǔ)償裝置控制策略中，電壓控制和 無(wú)功控制有時(shí)存在沖突，不可兼顧。傳統(tǒng)的控制策略在電壓不滿足要求時(shí)會(huì)先調(diào)節(jié)電壓，在 電壓滿足要求后會(huì)根據(jù)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)下發(fā)的無(wú)功指令對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出的無(wú)功進(jìn)行調(diào)節(jié)。 然而，在某些時(shí)候這樣的調(diào)節(jié)可能會(huì)由于電壓和無(wú)功的調(diào)節(jié)性質(zhì)不一致而導(dǎo)致電壓、無(wú)功 反復(fù)調(diào)節(jié)，引起無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的頻繁動(dòng)作?；蛘邥?huì)造成風(fēng)電場(chǎng)在滿足電壓要求時(shí)，與電網(wǎng)產(chǎn) 生多余的無(wú)功交換，增大不必要的運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，研究了一種更為詳盡、實(shí)用的適用于風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償裝 置控制策略。本發(fā)明詳細(xì)考慮了系統(tǒng)電壓的實(shí)時(shí)水平和靜止同步補(bǔ)償裝置的實(shí)時(shí)工況，并 結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)奶厥庖?，提出了一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電 壓無(wú)功控制策略。在現(xiàn)有控制策略的基礎(chǔ)上，給出針對(duì)不同工況的目標(biāo)電壓選擇策略表，提 出了無(wú)源濾波器支路和靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功協(xié)調(diào)控制方法。
[0006] 靜止同步補(bǔ)償裝置裝設(shè)于風(fēng)電場(chǎng)低壓母線側(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)電壓Us和無(wú)功 Qs，并根據(jù)不同Us和Qs水平，對(duì)照控制目標(biāo)選擇策略表，根據(jù)不同補(bǔ)償目標(biāo)，分析系統(tǒng)實(shí)時(shí) 功率狀況和無(wú)功需求，從而確定無(wú)源濾波器支路和靜止同步補(bǔ)償裝置的調(diào)整策略。圖3所 示，所述無(wú)源濾波器支路和靜止同步補(bǔ)償裝置的調(diào)整策略可以分以下3種情況確認(rèn)電壓控 制目標(biāo)：當(dāng)UP〈US時(shí)，判斷系統(tǒng)電壓出現(xiàn)異常，此時(shí)以控制電壓為主要目標(biāo)，分析無(wú)源濾波器 支路、靜止同步補(bǔ)償裝置的可調(diào)整感性無(wú)功容量和補(bǔ)償?shù)侥繕?biāo)電壓所需的無(wú)功容量以確定 調(diào)壓程度大小；當(dāng)US〈UD時(shí)，判斷系統(tǒng)電壓出現(xiàn)異常，此時(shí)以控制電壓為主要目標(biāo)，分析無(wú)源 濾波器支路、靜止同步補(bǔ)償裝置的可調(diào)整容性無(wú)功容量和補(bǔ)償?shù)侥繕?biāo)電壓所需的無(wú)功容量 以確定調(diào)壓程度大??；當(dāng)UD <us <UP時(shí)，判斷系統(tǒng)電壓正常，此時(shí)進(jìn)行電壓無(wú)功協(xié)調(diào)控制， 優(yōu)先考慮調(diào)整靜止同步補(bǔ)償裝置出力使電壓、無(wú)功相協(xié)調(diào)。
[0007](二）技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電 壓無(wú)功控制方法，所述方法分為如下步驟：
[0009] 靜止同步補(bǔ)償裝置裝設(shè)于風(fēng)電場(chǎng)低壓母線側(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)電壓Us和無(wú)功 Qs;
[0010] 根據(jù)不同Us和Qs水平，對(duì)照控制目標(biāo)選擇策略表，根據(jù)不同補(bǔ)償目標(biāo)，分析系統(tǒng)實(shí) 時(shí)功率狀況和無(wú)功需求，從而確定無(wú)源濾波器支路和靜止同步補(bǔ)償裝置的調(diào)整策略；
[0011] 所述無(wú)源濾波器支路和靜止同步補(bǔ)償裝置的調(diào)整策略分以下3種情況確認(rèn)電壓 控制目標(biāo)：
[0012] 當(dāng)UP〈US時(shí)：判斷系統(tǒng)電壓出現(xiàn)異常，此時(shí)以控制電壓為主要目標(biāo)，分析無(wú)源濾波 器支路、靜止同步補(bǔ)償裝置的可調(diào)整感性無(wú)功容量和補(bǔ)償?shù)侥繕?biāo)電壓所需的無(wú)功容量以確 定調(diào)壓程度大??；
[0013] iUs〈UD時(shí)，判斷系統(tǒng)電壓出現(xiàn)異常，此時(shí)以控制電壓為主要目標(biāo)，分析無(wú)源濾波 器支路、靜止同步補(bǔ)償裝置的可調(diào)整容性無(wú)功容量和補(bǔ)償?shù)侥繕?biāo)電壓所需的無(wú)功容量以確 定調(diào)壓程度大?。?br>[0014] 當(dāng)UD<Us<UP時(shí)，判斷系統(tǒng)電壓正常，此時(shí)進(jìn)行電壓無(wú)功協(xié)調(diào)控制，優(yōu)先考慮調(diào) 整靜止同步補(bǔ)償裝置出力使電壓、無(wú)功相協(xié)調(diào)。
[0015] 優(yōu)選地，當(dāng)UP〈US時(shí)具體操作步驟如下：
[0016] 比較將電壓調(diào)到目標(biāo)電壓υτ所需感性無(wú)功容量Λ 與靜止同步補(bǔ)償裝置剩余感 性無(wú)功容量QS1大小；
[0017] 若Λ 小于QS1，則感性無(wú)功增發(fā)ΛQp調(diào)整過(guò)程結(jié)束；
[0018] 若Λ 大于QS1，則優(yōu)先考慮切除無(wú)源濾波器支路；
[0019] 如果電容器組沒(méi)有投入即Qe。=0,則感性無(wú)功發(fā)最大，調(diào)整過(guò)程結(jié)束；
[0020] 如果電容器組有投入即％。>〇,計(jì)算切除一組無(wú)源濾波器支路后電壓；
[0021] 若切除一組無(wú)源濾波器支路后電壓高于目標(biāo)電壓，則切除后繼續(xù)計(jì)算判斷，直至 電壓處于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；
[0022] 若切除一組無(wú)源濾波器支路后電壓低于目標(biāo)電壓，則無(wú)源濾波器支路不切除，感 性無(wú)功發(fā)最大，調(diào)整過(guò)程結(jié)束。
[0023] 優(yōu)選地，當(dāng)US〈UD時(shí)具體操作步驟如下：
[0024] 比較將電壓調(diào)到目標(biāo)電壓UT所需容性無(wú)功容量ΛQe與已投入感性無(wú)功容量Qs。大 ??；
[0025] 若ΛQe小于Qs。，則感性無(wú)功減發(fā)ΛQe，調(diào)整過(guò)程結(jié)束；
[0026] 若ΛQ。大于Qs。，則優(yōu)先考慮投入無(wú)源濾波器支路；
[0027] 先判斷無(wú)源濾波器支路的投入運(yùn)行情況：
[0028] 如果無(wú)源濾波器支路有備用容量即Qa>0,則計(jì)算投入一組無(wú)源濾波器支路后的電 壓升商情況；
[0029] 如果投入一組無(wú)源濾波器支路后電壓低于目標(biāo)電壓，則繼續(xù)上述計(jì)算及投入過(guò) 程，直至電壓處于目標(biāo)電壓區(qū)域內(nèi)；
[0030] 如果無(wú)源濾波器支路全部投入即Qa=0后，電壓仍低于目標(biāo)電壓，使靜止同步補(bǔ) 償裝置增發(fā)容性無(wú)功；
[0031] 如果靜止同步補(bǔ)償裝置發(fā)至最大容量，電壓仍低于目標(biāo)電壓，則調(diào)整過(guò)程結(jié)束。
[0032] 優(yōu)選地，當(dāng)UD <Us <UP時(shí)具體操作步驟如下：
[0033] 調(diào)整到UD彡Us彡UP電壓區(qū)間的同時(shí)進(jìn)行電壓無(wú)功協(xié)調(diào)控制，通過(guò)對(duì)k值大小進(jìn) 行控制來(lái)間接調(diào)控風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)無(wú)功交換的大小，無(wú)功交換容量越小，功率因數(shù)越高。
[0034] 優(yōu)選地，所述控制目標(biāo)選擇策略表選擇信息如下：
[0035]當(dāng)Qs>0且UP〈US 時(shí)，UT =UEXP;
[0036]當(dāng)Qs>0且UD 彡Us 彡UP 時(shí)，UT =Us_k(US_UD);
[0037]當(dāng)Qs>0且US〈UD 時(shí)，UT =UD;
[0038]當(dāng)Qs=0且UP〈US 時(shí)，UT =Up;
[0039]當(dāng)Qs=0且UD <Us <Up時(shí)，UT =Us;
[0040]當(dāng)Qs=0且US〈UD 時(shí)，UT =UD;
[0041]當(dāng)Qs〈0且UP〈US 時(shí)，UT =UP;
[0042]當(dāng)Qs〈0且UD 彡Us 彡UP 時(shí)，UT =Us+k(UP_US);
[0043]當(dāng)Qs〈0且US〈UD 時(shí)，UT =UEXD。
[0044] (三）有益效果
[0045] 本發(fā)明在保證電壓處在合格的范圍內(nèi)的同時(shí)，兼顧了合理的無(wú)功調(diào)節(jié)需求。本發(fā) 明在實(shí)現(xiàn)所述控制方法的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)在滿足電壓控制目標(biāo)的同時(shí)，做到與電網(wǎng)無(wú) 功交換最小，進(jìn)而有效的降低風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的成本。按照本發(fā)明的控制策略進(jìn)行無(wú)功電壓調(diào) 整，在臨近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限或下限時(shí)，優(yōu)先考慮電容器支路的投切，以快速進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。 在偏離合格區(qū)間較少時(shí)，優(yōu)先考慮動(dòng)態(tài)支路的調(diào)節(jié)，以避免造成無(wú)功電流沖擊，較平穩(wěn)精確 進(jìn)行電壓無(wú)功協(xié)調(diào)調(diào)整。既保證了風(fēng)電場(chǎng)電壓處在合格的范圍內(nèi)，又兼顧了風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng) 無(wú)功女換最小，有效的提1? 了風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)的運(yùn)彳丁效率。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0047] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功控制方法一 個(gè)實(shí)施例的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的風(fēng)電場(chǎng)典型接線圖；
[0048] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功控制方法一 個(gè)實(shí)施例的電壓控制目標(biāo)區(qū)間分區(qū)圖；
[0049] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功控制方法一 個(gè)實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)電壓控制策略流程圖；
[0050] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功控制方法一 個(gè)實(shí)施例的當(dāng)UP〈US時(shí)的控制流程圖；
[0051] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功控制方法一 個(gè)實(shí)施例的當(dāng)US〈UD時(shí)的控制流程圖；
[0052] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一種適用于風(fēng)電場(chǎng)的靜止同步補(bǔ)償裝置電壓無(wú)功控制方法一 個(gè)實(shí)施例的當(dāng)UD <Us <UP時(shí)的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以 下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0054] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明 作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0055] 如圖1所示，靜止同步補(bǔ)償裝置裝設(shè)于風(fēng)電場(chǎng)低壓母線側(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng) 電壓