CN106611965A - 预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统，控制方法包括下述步骤：I、基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断；II、风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；III、风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；IV、风电并网系统稳态运行控制。本发明通过增强风电机组对短路故障的判断能力，优化低电压穿越过程中风电机组的功率输出特性，增加风电机组与动态无功补偿装置的协调控制行为，可有效避免风电场频繁低电压穿越。

Description

预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统

技术领域

本发明涉及新能源发电技术中的控制技术领域，具体涉及一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统。

背景技术

随着风电的快速发展，在电力系统中的比重不断攀升，使得风电的并网性能对电网的安全稳定影响越来越重要。为了增强系统的暂态稳定性，避免大规模风电脱网事故的发生，低电压穿越已成为风电场并网运行的基本要求：

(1)风电场并网点电压跌至20％标称电压时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行625ms，风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到标称电压的90％时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行。

(2)当风电场并网点电压处于标称电压的20％～90％区间内时，风电场应能够通过注入无功电流支撑电压恢复；自并网点电压跌落出现的时刻起，动态无功电流控制的响应时间不大于75ms。风电场注入电力系统的动态无功电流I_T≥1.5×(0.9-U_T)I_N，(0.2≤U_T≤0.9)。

(3)对电力系统故障期间没有切出的风电场，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

但是我国风电的发展采用“集中开发，远距离输送”的模式，我国风能资源丰富而又远离负荷中心的大批风电场投入运营，这些地区处于电网末端，并网点电压稳定裕度较小，风电场功率变化会引起并网点电压较大的波动，从而可能引起风电场频繁穿越问题。如2015年5月国内某风电汇集地区发生风电机组频繁进入低电压穿越现象，结合风电并网条件和现场录波数据分析，初步认为该风电汇集系统电网较弱，电网扰动下并网点电压波动大，风电场频繁穿越是网架结构特性和风电控制等因素相互作用的结果。现有低电压穿越实现方案主要基于电网电压跌落，采用合适的控制与保护策略限制机组过压、过流，并保证机组转速在合理范围内，没有特别针对风电场频繁低电压穿越问题进行有效考虑。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制方法及系统，本发明通过增强风电机组对短路故障的判断能力，优化低电压穿越过程中风电机组的功率输出特性，增加风电机组与动态无功补偿装置的协调控制行为，可有效避免风电场频繁低电压穿越。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制方法，其改进之处在于，所述控制方法包括下述步骤：

I、基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断；

II、风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；

III、风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；

IV、风电并网系统稳态运行控制。

进一步地，所述步骤I的基于并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断中，测量风电并网点电压标幺值U_T，并计算风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt，根据风电并网点电压判断风电并网系统运行状态，包括下述步骤：

①判断风电并网点电压标幺值U_T和并网点电压标幺值变化率dU_T/dt的范围，当满足式(1)所示时，即风电并网点电压标幺值U_T介于U₁与U₂之间，且风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt大于等于电压标幺值变化率K时，风电并网系统进入低电压穿越过程的故障期间协调运行控制；

其中，电压标幺值U₁取0.2pu，电压标幺值U₂取0.9pu，电压标幺值变化率K取100pu/s；

②当故障清除后并网点电压恢复，判断并网点电压标幺值U_T大于U₂时，认为风电并网系统退出低电压穿越过程的故障期间协调运行控制，故障清除后的10s内认为风电并网系统处于低电压穿越过程的故障清除后协调运行控制；

③否则，风电并网系统处于稳态运行控制。

进一步地，所述步骤II的风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制包括：

根据步骤I中判断风电并网系统处于低电压穿越故障期间的协调运行控制时，风电机组和动态无功补偿装置SVG进行协调运行控制，其中风电机组进行常规的低电压穿越控制，提供动态无功电流支撑；动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式。风电机组故障穿越控制策略逻辑框图如图3所示。图4为采用电流直接控制的典型静止无功发生器及电压电流的双环控制系统模型。

进一步地，所述步骤III的风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制包括：

根据步骤I中判断风电并网系统处于低电压穿越故障清除后的协调运行控制时，分别对风电机组有功与无功进行解耦控制；故障清除后，风电机组的有功功率变化率范围的限制条件满足下式(2)：

其中：m₁、m₂分别表示有功功率变化率下限和有功功率变化率上限；表示风电机组的有功功率变化率。

按照风电场接入电力系统技术规定要求，故障清除后风电场有功功率以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值，因此推荐m₁＝0.1pu/s；

考虑风电接入电网条件及风电场无功补偿情况，故障清除后风电并网点电压/有功灵敏度满足：

式(3)中，B表示风电并网点无功补偿电容，S_SC表示并网点短路比，U₀表示主系统母线电压标幺值，U_T表示风电并网点电压标幺值。

进一步地，故障清除后，风电机组的有功恢复速度上限受式(3)约束，当故障清除后，有功功率恢复速度上限约束满足下式：

其中，dU_T为允许并网点电压变化最大值，为防止风电机组频繁进入低电压穿越建议取值0.1pu；dt反映动态无功补偿装置特性的影响，根据风电场配置动态无功补偿装置性能给定；

故障清除后，动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式。

进一步地，所述步骤IV中，当风电并网系统稳态运行控制时，根据步骤I判断风电并网系统处于稳态运行控制时，风电机组采用有功和无功的解耦控制；

风电并网系统稳态运行时，动态无功补偿装置SVG采用正常的控制策略，包括采用定电压控制模式或者定功率控制模式，同时能够接收调度指令；定电压控制模式以被控对象电压为控制目标，根据实测电压与给定电压偏差调节输出无功功率；定功率控制模式下输出无功不受系统电压变化的影响，仅按无功设定目标值调节输出无功功率。

本发明还提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制系统，其改进之处在于，所述控制系统包括：

判断模块，用于判断基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态；

故障期间协调运行控制模块：用于在风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；

故障清除协调运行控制模块：用于在风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；

稳态运行控制模块：用于风电并网系统稳态运行时的控制。

进一步地，所述判断模块，还用于：

测量风电并网点电压幅值标幺值U_T，并计算风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt，根据风电并网点电压判断风电并网系统运行状态，包括：

①用于判断风电并网点电压标幺值U_T和并网点电压标幺值变化率dU_T/dt的范围，当满足式(1)所示时，即风电并网点电压标幺值U_T介于U₁与U₂之间，且风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt大于等于电压标幺值变化率K时，风电并网系统进入低电压穿越过程的故障期间协调运行控制状态；

其中，电压标幺值U₁取0.2pu，电压标幺值U₂取0.9pu，电压标幺值变化率K取100pu/s；

②当故障清除后并网点电压恢复，用于判断并网点电压标幺值U_T大于U₂时，认为风电并网系统退出低电压穿越过程的故障期间协调运行控制，故障清除后的10s内认为风电并网系统处于低电压穿越过程的故障清除后协调运行控制状态；

③否则，用于判断风电并网系统处于稳态运行控制状态。

为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

本发明提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制方法及其系统，包括增强风电机组对短路故障的判断能力，优化低电压穿越过程中风电机组的功率输出特性，增加风电机组与动态无功补偿装置的协调控制行为，可以增强风电机组对短路故障的判断能力，优化故障过程机组的对外输出特性，增加机组与动态无功补偿装置的协调控制行为，可有效避免风电机组频繁低穿。

附图说明

图1是本发明提供的预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制方法的流程图；

图2是本发明提供的基于并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断方法示意图；

图3是本发明提供的风电机组故障穿越控制策略逻辑框图；

图4是本发明提供的采用电流直接控制的典型静止无功发生器及电压电流的双环控制系统的框图；

图5是本发明提供的某实际风电场频繁低穿现象录波图；

图6是本发明提供的仿真算例接线图；

图7是本发明提供的本发明所提一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制策略与传统控制方法的仿真结果对比曲线图，(a)为并网点电压的仿真结果对比曲线图，(b)为系统频率的仿真结果对比曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电机组协调优化控制策略，包括增强风电机组对短路故障的判断能力，优化低电压穿越过程中风电机组的功率输出特性，增加风电机组与动态无功补偿装置的协调控制行为。

本发明的流程如图1所示，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

(一)、基于并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断；

(二)、风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；

(三)、风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；

(四)、风电并网系统稳态运行控制。

其中，针对每一个步骤作详细说明：

(一)基于并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断：

测量风电并网点电压幅值标幺值U_T，并计算并网点电压标幺值变化率dU_T/dt，根据风电并网点电压判断风电并网系统运行状态，其控制逻辑如图2所示。

①判断并网点电压标幺值U_T和并网点电压标幺值变化率dU_T/dt的范围，当满足式(1)所示时，即并网点电压标幺值U_T介于U₁与U₂之间，且并网点电压标幺值变化率dU_T/dt大于等于K时，风电并网系统进入低电压穿越过程的故障期间协调运行控制；其中，电压标幺值U₁建议取0.2pu，电压标幺值U₂建议取0.9pu，电压标幺值变化率K建议取100pu/s。

②当故障清除后并网点电压恢复，判断并网点电压标幺值U_T大于U₂时，认为风电并网系统退出低电压穿越过程的故障期间协调运行控制，故障清除后的10s内认为风电并网系统处于低电压穿越过程的故障清除后协调运行控制；

③否则，风电并网系统处于稳态运行控制。

(二)风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制：

根据步骤(一)判断风电并网系统处于低电压穿越故障期间的协调运行控制时，风电机组进行常规的低电压穿越控制，提供动态无功电流支撑；动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式，该控制方法具有精确度高、响应快、稳定性高、更好的抑制谐波能力的优点。风电机组故障穿越控制策略逻辑框图如图3所示。图4为采用电流直接控制的典型静止无功发生器及电压电流的双环控制系统模型。

(三)风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制：

根据步骤(一)判断风电并网系统处于低电压穿越故障清除后的协调运行控制时，分别对机组有功与无功进行解耦控制。故障清除后，风电机组的有功变化率限制在一定范围以内，风电机组的有功变化率满足式(2)。

按照风电场接入电力系统技术规定要求，故障清除后限制有功功率恢复速度，按照使其以至少10％额定功率/秒有功变化率恢复到故障前的值，建议m₁＝0.1pu/s。

考虑风电接入电网条件及风电场无功补偿情况，故障清除后并网点电压/有功灵敏度满足：

式(3)中，风电并网点电压/有功灵敏度是无功补偿电容B、并网点短路比S_SC、主系统母线电压U₀和风电并网点母线电压U_T的函数。

当机组有功恢复过快时，导致并网点电压较大的波动，使得机组存在再次进入低穿的风险。故障清除后，风电机组的有功恢复速度上限受式(3)约束，可得当故障清除后，有功功率恢复速度上限约束满足：

其中，dU_T为允许并网点电压变化最大值，为防止风电机组频繁进入低电压穿越建议取值0.1pu；dt反映动态无功补偿装置特性的影响，根据风电场配置动态无功补偿装置性能给定。

故障清除后，动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式，该控制方法具有精确度高、响应快、稳定性高、更好的抑制谐波能力的优点。图4为采用电流直接控制的典型静止无功发生器及电压电流的双环控制系统模型。

(四)风电并网系统稳态运行控制：

根据步骤(一)判断风电并网系统处于稳态运行控制时，风电机组采用有功、无功的解耦控制。

风电并网系统稳态运行时，动态无功补偿装置采用正常的控制策略，可以采用定电压控制模式或者定功率控制模式，同时可接收调度指令。

实施例一

图5所示为某实际风电场频繁低穿现象录波图，由图可见当电网电压降至0.9p.u后，机组进入低电压穿越状态，并发出无功支撑电网电压，电压得到回升，当机组退出低穿状态后，电网电压再次下降，在该时间段内反复出现了6次。

下面结合一个优选实施案例对本发明实现的技术方案做进一步说明。

仿真算例系统结构如附图6所示。该系统火电装机容量1800MVA，负荷容量1190MW，风电装机约400MW。同步发电机组模型中包含了励磁系统、原动机及调速系统模型，负荷采用恒功率源模型，风电场内安装100Mvar无功补偿装置，研究中机组及电力系统的模型和参数均采用实际运行值。

风电机组采用不同的控制策略时，系统发生短路时的仿真结果如图7所示，其中图(a)为并网点电压的仿真结果对比曲线图，图(b)为系统频率的仿真结果对比曲线图。实线为所提一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制策略的仿真结果，虚线为传统控制方法的仿真结果。由仿真结果可知，本发明所提供的预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制策略避免了风电并网频繁进入低穿的情况。

实施例二

基于相同的发明构思，本发明还提供一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

判断模块，用于判断基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态；

故障期间协调运行控制模块：用于在风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；

故障清除协调运行控制模块：用于在风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；

稳态运行控制模块：用于风电并网系统稳态运行时的控制。

优选的，所述判断模块，还用于：

测量风电并网点电压幅值标幺值U_T，并计算风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt，根据风电并网点电压判断风电并网系统运行状态，包括：

①用于判断风电并网点电压标幺值U_T和并网点电压标幺值变化率dU_T/dt的范围，当满足式(1)所示时，即风电并网点电压标幺值U_T介于U₁与U₂之间，且风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt大于等于电压标幺值变化率K时，风电并网系统进入低电压穿越过程的故障期间协调运行控制状态；

其中，电压标幺值U₁取0.2pu，电压标幺值U₂取0.9pu，电压标幺值变化率K取100pu/s；

②当故障清除后并网点电压恢复，用于判断并网点电压标幺值U_T大于U₂时，认为风电并网系统退出低电压穿越过程的故障期间协调运行控制，故障清除后的10s内认为风电并网系统处于低电压穿越过程的故障清除后协调运行控制状态；

③否则，用于判断风电并网系统处于稳态运行控制状态。

优选的，故障期间协调运行控制模块，还用于：

根据步骤(一)判断风电并网系统处于低电压穿越故障期间的协调运行控制时，风电机组进行常规的低电压穿越控制，提供动态无功电流支撑；动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式，该控制方法具有精确度高、响应快、稳定性高、更好的抑制谐波能力的优点。风电机组故障穿越控制策略逻辑框图如图3所示。图4为采用电流直接控制的典型静止无功发生器及电压电流的双环控制系统模型。

优选的，故障清除协调运行控制模块，还用于：

根据步骤(一)判断风电并网系统处于低电压穿越故障清除后的协调运行控制时，分别对机组有功与无功进行解耦控制。故障清除后，风电机组的有功恢复速度限制在一定范围以内，风电机组的有功恢复速度满足式(2)。

按照风电场接入电力系统技术规定要求，故障清除后限制有功功率恢复速度，按照使其以至少10％额定功率/秒有功变化率恢复到故障前的值，建议m₁＝0.1pu/s。

考虑风电接入电网条件及风电场无功补偿情况，故障清除后并网点电压/有功灵敏度满足：

式(3)中，风电并网点电压/有功灵敏度是无功补偿电容B、并网点短路比S_SC、主系统母线电压U₀和风电并网点母线电压U_T的函数。

当机组有功恢复过快时，导致并网点电压较大的波动，使得机组存在再次进入低穿的风险。故障清除后，风电机组的有功恢复速度上限受式(3)约束，可得当故障清除后，有功功率恢复速度上限约束满足：

其中，dU_T为允许并网点电压变化最大值，为防止风电机组频繁进入低电压穿越建议取值0.1pu；dt反映动态无功补偿装置特性的影响，根据风电场配置动态无功补偿装置性能给定。

故障清除后，动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式，该控制方法具有精确度高、响应快、稳定性高、更好的抑制谐波能力的优点。图4为采用电流直接控制的典型静止无功发生器及电压电流的双环控制系统模型。

优选的，稳态运行控制模块，还用于：

根据步骤(一)判断风电并网系统处于稳态运行控制时，风电机组采用有功、无功的解耦控制。

风电并网系统稳态运行时，动态无功补偿装置采用正常的控制策略，可以采用定电压控制模式或者定功率控制模式，同时可接收调度指令。

本发明提出的基于并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越判断方法，可以有效识别系统故障情况，防止因电网电压波动导致的机组误进入低穿控制；

本发明提出的风电机组功率控制策略，根据风电并网条件、机组控制特性限制机组功率恢复速度，优化风电并网系统的故障过程；

本发明提出的动态无功补偿装置协调控制策略，在风电并网系统不同运行状态下采用不同的控制策略，协调机组控制防止风电并网系统频繁进入低穿。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制方法，其特征在于，所述控制方法包括下述步骤：

I、基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断；

II、风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；

III、风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；

IV、风电并网系统稳态运行控制。

2.如权利要求1所述的风电场协调优化控制方法，其特征在于，所述步骤I的基于并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态判断中，测量风电并网点电压标幺值U_T，并计算风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt，根据风电并网点电压判断风电并网系统运行状态，包括下述步骤：

①判断风电并网点电压标幺值U_T和并网点电压标幺值变化率dU_T/dt的范围，当满足式(1)所示时，即风电并网点电压标幺值U_T介于U₁与U₂之间，且风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt大于等于电压标幺值变化率K时，风电并网系统进入低电压穿越过程的故障期间协调运行控制；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_1\≤U_T\≤U_2\\ \frac{{\mathrm{dU}}_T}{dt}\≥K\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，电压标幺值U₁取0.2pu，电压标幺值U₂取0.9pu，电压标幺值变化率K取100pu/s；

②当故障清除后并网点电压恢复，判断并网点电压标幺值U_T大于U₂时，认为风电并网系统退出低电压穿越过程的故障期间协调运行控制，故障清除后的10s内认为风电并网系统处于低电压穿越过程的故障清除后协调运行控制；

③否则，风电并网系统处于稳态运行控制。

3.如权利要求2所述的风电场协调优化控制方法，其特征在于，所述步骤II的风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制包括：

根据步骤I中判断风电并网系统处于低电压穿越故障期间的协调运行控制时，风电机组和动态无功补偿装置SVG进行协调运行控制，其中风电机组进行常规的低电压穿越控制，提供动态无功电流支撑；动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式。

4.如权利要求3所述的风电场协调优化控制方法，其特征在于，所述步骤III的风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制包括：

根据步骤I中判断风电并网系统处于低电压穿越故障清除后的协调运行控制时，分别对风电机组有功与无功进行解耦控制；故障清除后，风电机组的有功功率变化率范围的限制条件满足下式(2)：

$m_1\≤\frac{{\mathrm{dP}}_E}{dt}\≤m_2---\left(2\right)$

其中：m₁、m₂分别表示有功功率变化率下限和有功功率变化率上限；表示风电机组的有功功率变化率。

按照风电场接入电力系统技术规定要求，故障清除后风电场有功功率以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值，因此推荐m₁＝0.1pu/s；

考虑风电接入电网条件及风电场无功补偿情况，故障清除后风电并网点电压/有功灵敏度满足：

$\frac{{\mathrm{dU}}_T}{{\mathrm{dP}}_E}=\frac{\frac{1}{S_{SC}}\sqrt{U_0^2-U_T^2{(1-B\frac{1}{S_{SC}})}^2}}{U_0^2-2U_T^2{(1-B\frac{1}{S_{SC}})}^2}---\left(3\right)$

式(3)中，B表示风电并网点无功补偿电容，S_SC表示并网点短路比，U₀表示主系统母线电压标幺值，U_T表示风电并网点电压标幺值。

5.如权利要求4所述的风电场协调优化控制方法，其特征在于，故障清除后，风电机组的有功恢复速度上限受式(3)约束，当故障清除后，有功功率恢复速度上限约束满足下式：

$m_2=\frac{{\mathrm{dU}}_T}{dt}\frac{U_0^2-2U_T^2{(1-B\frac{1}{S_{SC}})}^2}{\frac{1}{S_{SC}}\sqrt{U_0^2-U_T^2{(1-B\frac{1}{S_{SC}})}^2}}---\left(4\right)$

其中，dU_T为允许并网点电压变化最大值，为防止风电机组频繁进入低电压穿越建议取值0.1pu；dt反映动态无功补偿装置特性的影响，根据风电场配置动态无功补偿装置性能给定；

故障清除后，动态无功补偿装置SVG采用电流直接控制的定电压控制方式。

6.如权利要求5所述的风电场协调优化控制方法，其特征在于，所述步骤IV中，当风电并网系统稳态运行控制时，根据步骤I判断风电并网系统处于稳态运行控制时，风电机组采用有功和无功的解耦控制；

风电并网系统稳态运行时，动态无功补偿装置SVG采用正常的控制策略，包括采用定电压控制模式或者定功率控制模式，同时能够接收调度指令；定电压控制模式以被控对象电压为控制目标，根据实测电压与给定电压偏差调节输出无功功率；定功率控制模式下输出无功不受系统电压变化的影响，仅按无功设定目标值调节输出无功功率。

7.一种预防大规模风电频繁穿越的风电场协调优化控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

判断模块，用于判断基于风电并网点电压幅值与电压变化率的低电压穿越状态；

故障期间协调运行控制模块：用于在风电并网系统低电压穿越故障期间的协调运行控制；

故障清除协调运行控制模块：用于在风电并网系统低电压穿越故障清除后的协调运行控制；

稳态运行控制模块：用于风电并网系统稳态运行时的控制。

8.如权利要求7所述的风电场协调优化控制系统，其特征在于，所述判断模块，还用于：

测量风电并网点电压幅值标幺值U_T，并计算风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt，根据风电并网点电压判断风电并网系统运行状态，包括：

①用于判断风电并网点电压标幺值U_T和并网点电压标幺值变化率dU_T/dt的范围，当满足式(1)所示时，即风电并网点电压标幺值U_T介于U₁与U₂之间，且风电并网点电压标幺值变化率dU_T/dt大于等于电压标幺值变化率K时，风电并网系统进入低电压穿越过程的故障期间协调运行控制状态；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_1\≤U_T\≤U_2\\ \frac{{\mathrm{dU}}_T}{dt}\≥K\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，电压标幺值U₁取0.2pu，电压标幺值U₂取0.9pu，电压标幺值变化率K取100pu/s；

②当故障清除后并网点电压恢复，用于判断并网点电压标幺值U_T大于U₂时，认为风电并网系统退出低电压穿越过程的故障期间协调运行控制，故障清除后的10s内认为风电并网系统处于低电压穿越过程的故障清除后协调运行控制状态；

③否则，用于判断风电并网系统处于稳态运行控制状态。