CN102624023B - 双馈型机组风电场的无功电压控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双馈型机组风电场的无功电压控制系统,该系统包括:调度中心设备,用于根据实时监测获得的风电场的控制点电压和有功功率,以及参考电压,计算获得所述风电场的无功功率给定值;风电场功率管理模块,用于在所述风电场内对所述无功功率给定值进行分配;多个风机控制器,用于根据所述风电场功率管理模块所分配的双馈风电机组的无功功率值,控制各自对应的双馈风电机组进行无功补偿。本发明提供的双馈型机组风电场的无功电压控制系统,可以充分发挥双馈风电机组的无功输出能力,减小风电场无功补偿设备的成本并且通过调度中心设备、风电场功率管理模块和多个风机控制器的相互协调控制达到控制风电场电压的目的。
Description
技术领域
本发明涉及风电场控制技术,尤其涉及一种双馈型机组风电场的无功电压控制系统。
背景技术
随着风电并网容量的不断增大,风速波动、电网强度和风电装机容量的大小都会给区域电网电压稳定带来一系列的问题。
双馈型风力发电机组本身具有较强的、连续的无功调节能力,但是目前的双馈型风力发电机组风电场多是运行在恒功率因数的控制模式下,无功调节能力并未得到有效发挥。风电场的无功补偿设备多是采用并联电容器组或者SVC等设备,但是很难做到快速、连续平滑的调节。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明提供一种双馈型机组风电场的无功电压控制系统。
本发明提供的双馈型机组风电场的无功电压控制系统,包括:
调度中心设备,用于根据实时监测获得的风电场的控制点电压和有功功率,以及参考电压,计算获得所述风电场的无功功率给定值;
风电场功率管理模块,用于在所述风电场内对所述无功功率给定值进行分配;
多个风机控制器,用于根据所述风电场功率管理模块所分配的双馈风电机组的无功功率值,控制各自对应的双馈风电机组进行无功补偿。
本发明提供的双馈型机组风电场的无功电压控制系统,通过在双馈风电机组容量允许的范围下,将无功功率给定值全部由双馈风电机组完成,可以充分发挥双馈风电机组的无功输出能力,减小风电场无功补偿设备的成本并且通过调度中心设备、风电场功率管理模块和多个风机控制器的相互协调控制达到控制风电场电压的目的。
附图说明
图1为本发明双馈型机组风电场的无功电压控制系统结构示意图;
图2为本发明获取无功功率给定值计算过程图;
图3为本发明中风电场功率管理模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。
图1为本发明双馈型机组风电场的无功电压控制系统结构示意图,如图1所示,该系统至少包括:调度中心设备1、风电场功率管理模块2和多个风机控制器3,其工作原理如下:
调度中心设备1属于风电场无功需求层,根据实时监测获得的风电场的控制点电压和有功功率,以及参考电压,计算获得风电场的无功功率给定值;图2为本发明获取无功功率给定值计算过程图,如图2所示,调度中心设备1中的求差模块5将实时监测获得的风电场的控制点电压与参考电压进行比较得到电压差,调度中心设备1中的死区环节模块6和PI控制器模块7将该电压差进行处理后输出无功功率给定值,调度中心设备1中的风电场无功限幅模块8、功率因数限幅模块9和延时环节模块10将该无功功率给定值进行处理后输出最终的无功功率给定值给后面的风电场功率管理模块2。
当风电场的控制点在风电场近端时,采用传感器可以容易测得电压和有功功率,但当风电场的控制点在风电场远端时,长线路信号传输往往存在延时导致远端电压和有功功率值不能实时得到,可以利用控制点到风电场近端母线阻抗和风电场近端实时电压和有功功率测量值计算控制点的电压和有功功率;死区环节模块6是为了当电压差较小时强制无功功率给定值为0;PI控制器模块7的参数是根据风电场的电压/无功特性进行整定产生的,使控制系统具有快速性和稳定性;风电场无功限幅模块8和功率因数限幅模块9根据风电场初期的设计值确定而成;延时环节模块10体现调度中心设备1和风电场功率管理模块2之间的通讯延时。
风电场功率管理模块2属于场内设备无功分配层,在风电场内对无功功率给定值进行分配,在双馈风电机组容量允许的情况下,将无功功率给定值按照等功率因数法分配给风电场内的各双馈风电机组。
多个风机控制器3属于风电机组无功输出层,控制各自对应的双馈风电机组进行无功补偿,将风电场功率管理模块2分配的双馈风电机组的无功功率值分配给对应双馈风电机组内部的定子侧和网侧变频器侧。
由于定子侧的无功功率实际是通过控制转子侧来实现的,而转子侧仅需处理转差率即可,为尽量减小网侧变频器所处理的功率,分配双馈风电机组的无功功率值时,优选的方案是,优先将风电场功率管理模块2所分配的双馈风电机组的无功功率值分配给定子侧。具体地,当双馈风电机组的无功功率值小于定子侧无功发生极限时,将该无功功率值全部分配给定子侧,网侧变频器工作在单位功率因数模式;当双馈风电机组的无功功率值大于定子侧无功发生极限时,定子侧无功参考取其无功发生极限值,网侧变频器的无功参考值取剩下的无功功率值。
由上述的技术方案可知,本发明提供的双馈型机组风电场的无功电压控制系统,通过在双馈风电机组容量允许的范围下,将无功功率给定值全部由双馈风电机组完成,可以充分发挥双馈风电机组的无功输出能力,减小风电场无功补偿设备的成本并且通过调度中心设备、风电场功率管理模块和多个风机控制器的相互协调控制达到控制风电场电压的目的。
在上述实施例的基础上,进一步地,该系统还可以包括:无功补偿设备4,对风电场的无功功率给定值中分配给风电场内双馈风电机组后余下的无功功率值进行无功补偿。
图3为本发明中风电场功率管理模块的结构示意图,如图3所示,风电场功率管理模块2包括:计算子模块21、比较子模块22和分配子模块23。
计算子模块21根据无功功率给定值和风电场内双馈风电机组总的有功功率,计算获得对应的功率因数;比较子模块22将计算获得的功率因数和双馈风电机组的额定功率因数进行比较,判断风电场内双馈风电机组是否能够输出无功功率给定值;若风电场内双馈风电机组能够输出无功功率给定值,则分配子模块23在风电场内按照等功率因数法分配无功功率给定值给各双馈风电机组,避免单台风电机组的超功率现象,若风电场内双馈风电机组不能够输出无功功率给定值,则分配子模块23将无功功率给定值中按照风电场内双馈风电机组最大出力分配完无功功率后余下的无功功率值分配给无功补偿设备4。
调度中心设备1、风电场功率管理模块2、多个风机控制器3和无功补偿设备4通过内部网络连接。风电场功率管理模块2通过工业计算机实现,除分配调度中心设备1输出的无功功率给定值还可以完成风电场内的各个风电机组的运行监控。
调度中心设备1、风电场功率管理模块2、多个风机控制器3和无功补偿设备4的信号传输方向有两种,一方面:调度中心设备1传递无功功率给定值给风电场功率管理模块2,需要无功补偿设备4作为补充调节时风电场功率管理模块2传递双馈风电机组的无功功率值给风机控制器同时传递无功补偿设备的无功功率值给无功补偿设备4、不需要无功补偿设备4作为补充调节时风电场功率管理模块2只传递双馈风电机组的无功功率值给无功补偿设备4;另一方面:需要无功补偿设备4作为补充调节时风机控制器传递双馈风电机组信息反馈给风电场功率管理模块2同时无功补偿设备4传递无功补偿设备信息反馈给风电场功率管理模块2、不需要无功补偿设备4作为补充调节时只有风机控制器传递双馈风电机组信息反馈给风电场功率管理模块2,风电场功率管理模块2传递风电场信息反馈给调度中心设备1。其中双馈风电机组信息反馈主要包括双馈风电机组的有功功率、各风电机组正在输出的无功功率,无功补偿设备信息反馈主要包括无功补偿设备正在输出的无功功率值,风电场信息反馈主要包括风电场的控制点电压和有功功率。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种双馈型机组风电场的无功电压控制系统,其特征在于,包括:
调度中心设备,用于根据实时监测获得的风电场的控制点电压和有功功率,以及参考电压,计算获得所述风电场的无功功率给定值;所述调度中心设备包括求差模块和PI控制器模块;所述求差模块将所述控制点电压与参考电压进行比较,得到电压差;所述PI控制器模块根据所述电压差输出无功功率给定值;
风电场功率管理模块,用于在所述风电场内对所述无功功率给定值进行分配;
多个风机控制器,用于根据所述风电场功率管理模块所分配的双馈风电机组的无功功率值,控制各自对应的双馈风电机组进行无功补偿;
无功补偿设备,用于对所述无功功率给定值中,分配给所述风电场内双馈风电机组后余下的无功功率值进行无功补偿;
所述风电场功率管理模块包括:
计算子模块,用于根据所述无功功率给定值和所述风电场内双馈风电机组总的有功功率,计算获得对应的功率因数;
比较子模块,用于将计算获得的所述功率因数和双馈风电机组的额定功率因数进行比较,判断所述风电场内双馈风电机组是否能够输出所述无功功率给定值;
分配子模块,用于若所述风电场内双馈风电机组能够输出所述无功功率给定值,则在所述风电场内按照等功率因数法分配所述无功功率给定值给各双馈风电机组,以避免单台风电机组的超功率现象;若所述风电场内双馈风电机组不能够输出所述无功功率给定值,则将所述无功功率给定值中按照所述风电场内双馈风电机组最大出力分配完无功功率后余下的无功功率值分配给所述无功补偿设备。
2.根据权利要求1所述的双馈型机组风电场的无功电压控制系统,其特征在于,所述风机控制器还用于,优先将所述风电场功率管理模块所分配的双馈风电机组的无功功率值分配给定子侧。
3.根据权利要求1所述的双馈型机组风电场的无功电压控制系统,其特征在于,所述调度中心设备、所述风电场功率管理模块、所述多个风机控制器和所述无功补偿设备通过内部网络连接。
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