CN107611986A - 一种风电场运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风电场运行的方法，风场控制器计算出风机无功功率的参考值,经过无功限幅器限幅后,发给风场中的每台风机，其中,无功限幅器的最大和最小值是用风机的静态最大和静态最小无功值来确定的；限幅后的无功功率参考值达到每台风机，到达每台风机的无功功率参考值经过此风机的动态限幅器限幅,再跟此风机的实测无功值比较,比较的差值送入风机无功控制器，无功控制输出无功电流参考值至无功电流控制器,从而来保证风机在出口处的无功功率达到其参考值。动态限幅器无功限定值实时由风机电压极限控制产生，能够避免因为无功功率控制不当，导致在并网是产生风机超压或过低压工作对风机的损害，能实时控制风机工作在限定电压范围内。

Description

一种风电场运行的方法
技术领域
本发明涉及一种风机无功控制方法，特别涉及一种风电场运行的方法。
背景技术
风场的无功控制是通过双环控制实现的。其中内环是通过风机的无功控制器来实现的, 外环是通过风场的无功控制器来实现的。
如图1所示目前风场的无功控制图，Upcc_ref 是并网点的电压参考值, Upcc是并网点电压的实测值, 它们的差值输入到风场电压控制器regulatorC1(s)中，计算出风机无功功率的参考值Qturb_Ref,然后发给风场中的每台风机，在发送过程中，到风机真正收到中间有一个通讯时间的延迟delay（风场控制器把无功参考值传送到风机控制器所需要的时间），当风机收到风机出口端的无功功率的参考值Qturb_Ref时,跟风机的实测无功值Qturb比较,差值送入风机无功控制器regulatorC2(s)，无功控制输出无功电流参考值至无功电流控制器(不在图1中) , 从而来保证风机在出口处的无功功率达到其参考值。图1中wind turbine model和wind power plant model是用来表征风机和风电场的. 它们是用来产生风机实际的无功功率和风场并网点实际的电压。
图1中的风场电压控制器也可以用无功控制器和功率因素控制器来代替。这样的话,控制器的输入信号会产生变化,但输出信号不变。对于风场无功功率控制器, 输入信号是并网点无功功率参考值和无功功率测量值.对于风场功率因素控制器, 输入信号是并网点功率因素参考值和功率因素的计算值。
在当前的控制策略中,风场控制器根据PCC点的电压跟电压参考值的差异计算出风机需要发出的无功值。这个无功值会进一步限制在风机的无功能力范围内,如±0.329倍的额定有功 (等效于±0.95的功率因素)。风机控制器控制风机发出此无功值。由于无功值引起风机电压的升高跟电网的特性有关, 所以这种控制策略有可能导致风机运行在允许的电压范围之外,导致风机进入高电压穿越或低电压穿越事件。这种事故在广灵风场和Zhao Zhuang风场发生过。
发明内容
本发明是针对现在风场的无功控制可能导致风机进入高电压穿越或低电压穿越事件的问题，提出了一种风电场运行的方法，实时控制风机工作在限定电压范围内。
本发明的技术方案为：一种风电场运行的方法，风场的无功控制为双环控制，其中内环通过风机无功控制器来实现的, 外环通过风场的无功控制器来实现的，风场控制器计算出风机无功功率的参考值Qturb_Ref, 经过无功限幅器限幅后,发给风场中的每台风机，其中, 无功限幅器的最大和最小值是用风机的静态最大和静态最小无功值来确定的；限幅后的无功功率参考值达到每台风机，到达每台风机的无功功率参考值经过此风机的动态限幅器进行无功限幅,再跟此风机的实测无功值比较, 比较的差值送入风机无功控制器，无功控制输出无功电流参考值至无功电流控制器,从而来保证风机在出口处的无功功率达到其参考值。
所述动态限幅器的最大无功值和最小无功值实时由风机电压极限控制产生，即电压极限控制实时的计算出风机运行在最高允许运行电压和最低允许运行电压的情况下所需无功的最大值和最小值，并将此无功的最大值和最小值实时更新为动态限幅器上下限幅值。
所述风场控制器选用风场电压控制器, 风场无功功率控制器和风场功率因素控制器中任意一种。
所述对于风场电压控制器：并网点的电压参考值Upcc_ref,与并网点电压的实测值Upcc, 它们的差值作为风场电压控制器的输入；
对于风场无功功率控制器：并网点无功功率参考值Qpcc_ref和无功功率测量值 Qpcc的差值作为风场无功功率控制器的输入；
对于风场功率因素控制器,并网点功率因素参考值PFRef和功率因素的计算值PF的差值作为风场功率因素控制器的输入。
本发明的有益效果在于：本发明风电场运行的方法，能够避免因为无功功率控制不当，导致在并网是产生风机超压或过低压工作对风机的损害，能实时控制风机工作在限定电压范围内。
附图说明
图1为目前风场的无功控制图；
图2为本发明风电场运行的方法控制示意图。
具体实施方式
为了控制风机电压，做了以下测试：风机的电压通过通讯传给风场控制器，当风场控制器检测到风场中任何一个风机的电压高过1.08pu或低过0.92pu的电压时，风场控制器停止计算，向风机发送上一步计算出的无功值，如果风机有功值小于50kw，该风机不发无功。则测试结果是：无功控制的目标不能实现；风机的无功能力不能充分利用；风场控制器在风场里任何一个风机电压超界时就停止工作。显然此简单的限定和常规的控制手段无法达到要求。
如图2所示风电场运行的方法控制示意图，选用风场电压控制器, 风场无功功率控制器和风场功率因素控制器中任意一种作为风场控制器Farm RegulatorC(s)。
对于风场电压控制器：并网点的电压参考值Upcc_ref,与并网点电压的实测值Upcc, 它们的差值作为风场电压控制器的输入；
对于风场无功功率控制器：并网点无功功率参考值Qpcc_ref和无功功率测量值 Qpcc的差值作为风场无功功率控制器的输入；
对于风场功率因素控制器,并网点功率因素参考值PFRef和功率因素的计算值PF的差值作为风场功率因素控制器的输入。
风场控制器计算出风机无功功率的参考值Qturb_Ref, 经过无功限幅器限幅后,然后发给风场中的每台风机。其中, 无功限幅器的最大和最小值是用风机的静态最大和静态最小无功值来确定的。
限幅后的无功功率参考值达到每台风机并被接收中间有一个通讯时间的延迟（通讯引起的物理时延）。
当每台风机收到风机出口端的无功功率的参考值时,经过此风机的一个动态限幅器限幅,然后跟风机的实测无功值比较, 它们的差值送入风机无功控制器，无功控制输出无功电流参考值至无功电流控制器(不在图2中) , 从而来保证风机在出口处的无功功率达到其参考值。
动态限幅器的最大无功值和最小无功值实时由风机电压极限控制产生。它们的大小与风机的运行工况和电网的特性有关,每台风机产生的Qmax1 和Qmin1都可能不一样的。
本发明在风机控制器里引进了两个电压极限控制。电压极限控制实时的计算出风机运行在边界电压(最高允许运行电压和最低允许运行电压)的情况下的所需无功的最大值和最小值。风机的无功的出力应被限制在无功的最大值和最小值之间.这样的话风机出口处电压就被限制在所允许的最大和最小电压之间。

Claims (4)

1.一种风电场运行的方法，风场的无功控制为双环控制，其中内环通过风机无功控制器来实现的, 外环通过风场的无功控制器来实现的，其特征在于，风场控制器计算出风机无功功率的参考值Qturb_Ref, 经过无功限幅器限幅后,发给风场中的每台风机，其中, 无功限幅器的最大和最小值是用风机的静态最大和静态最小无功值来确定的；限幅后的无功功率参考值达到每台风机，到达每台风机的无功功率参考值经过此风机的动态限幅器进行无功限幅,再跟此风机的实测无功值比较, 比较的差值送入风机无功控制器，无功控制输出无功电流参考值至无功电流控制器,从而来保证风机在出口处的无功功率达到其参考值。
2.根据权利要求1所述风电场运行的方法，其特征在于，所述动态限幅器的最大无功值和最小无功值实时由风机电压极限控制产生，即电压极限控制实时的计算出风机运行在最高允许运行电压和最低允许运行电压的情况下所需无功的最大值和最小值，并将此无功的最大值和最小值实时更新为动态限幅器上下限幅值。
3.根据权利要求1或2所述风电场运行的方法，其特征在于，所述风场控制器选用风场电压控制器, 风场无功功率控制器和风场功率因素控制器中任意一种。
4.根据权利要求3所述风电场运行的方法，其特征在于，所述对于风场电压控制器：并网点的电压参考值Upcc_ref,与并网点电压的实测值Upcc, 它们的差值作为风场电压控制器的输入；
对于风场无功功率控制器：并网点无功功率参考值Qpcc_ref和无功功率测量值 Qpcc的差值作为风场无功功率控制器的输入；
对于风场功率因素控制器,并网点功率因素参考值PFRef和功率因素的计算值PF的差值作为风场功率因素控制器的输入。
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