CN107732924B - 基于自适应检测的风电场动态无功补偿方法 - Google Patents

基于自适应检测的风电场动态无功补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自适应检测的风电场动态无功补偿方法，解决了动态无功补偿装置对故障识别较慢导致故障响应速度慢的技术问题。检测模块采用两种测量方法，即半波有效值法和瞬时有效值法。当系统电压处于稳态时，检测值采用半波有效值法，可以获得平滑的电压有效值；当系统发生故障时，检测值采用瞬时有效值法，可快速识别故障，有效缩短测量时间，加快动态无功补偿装置响应速度。本发明既保留稳态时传统动态无功补偿装置的稳定运行优点，又加快了故障检测时间，缩短测量时间，从而加快响应速度，使其更容易满足30毫秒的要求，有助于避免风电场大规模脱网风险。

Description

基于自适应检测的风电场动态无功补偿方法
技术领域
本发明涉及一种动态无功补偿方法，特别涉及一种基于自适应电压检测的动态无功补偿方法。
背景技术
在风电场运营过程中，有时会出现风电场大面积脱网事故，对电网安全稳定运行带来了较大影响。造成风电场大面积脱网事故的关键原因是故障切除后，动态无功补偿装置的不能快速响应，并调节系统电压到合理范围。因此，电网安全稳定运行对风电场动态无功补偿装置性能提出了新的要求，根据有关规定制定了风电并网运行反事故措施要点，动态无功补偿装置的响应时间不应超过30毫秒。动态无功补偿装置全过程响应时间包含两部分，第一部分是故障后动态无功补偿装置的采样测量时间，第二部分是动态无功补偿装置控制系统和功率单元的响应时间。现有的动态无功补偿装置采样测量环节采用方均根法，一般采用半周波采样数据进行方均根值计算，采样测量时间达10毫秒，占用要求的响应时间的三分之一；更有些厂家对采样测量时间改进到了四分之一周波，即5毫秒，但对过零检测要求更高。方均根法要依赖大量的采样数据，测量速度上具有局限性，导致动态无功补偿装置对故障识别较慢，从而降低了故障响应速度。
发明内容
本发明提供了一种基于自适应检测的风电场动态无功补偿方法，解决了动态无功补偿装置对故障识别较慢导致故障响应速度慢的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
本发明的总体构思是检测模块采用两种测量方法，即半波方均根有效值法和瞬时有效值法。当系统电压处于稳态时，检测值采用半波有效值法，可以获得平滑的电压有效值；当系统发生故障时，检测值采用瞬时有效值法，可快速识别故障，有效缩短测量时间，加快动态无功补偿装置响应速度。
一种基于自适应检测的风电场动态无功补偿装置，包括高压侧母线、低压侧母线和检测模块，在高压侧母线与低压侧母线之间设置有变压器，在高压侧母线上分别设置有高压侧母线电压互感器和高压侧母线电流互感器，在低压侧母线上分别设置有低压侧母线电压互感器和低压侧母线电流互感器，检测模块的采集端分别与高压侧母线电压互感器、高压侧母线电流互感器、低压侧母线电压互感器和低压侧母线电流互感器连接在一起，检测模块的输出端通过控制运算模块与补偿输出模块连接在一起；检测模块是由模数转化模块、半波有效值计算模块和瞬时有效值计算模块组成的。
风电场系统稳态或故障是通过瞬时有效值计算模块的瞬时有效值的变化来判断，设置电压门槛值，当瞬时有效值的相邻两个值之差大于门槛值，则认为系统故障，需要快速补偿电压；反之，处于稳态。当风电场系统处于稳态时，控制运算模块采用半波有效值计算模块的数据，获得平滑的电压有效值；当系统发生故障时，控制运算模块采用瞬时有效值计算模块的数据，可快速识别故障，缩短测量时间。
本发明既保留稳态时传统动态无功补偿装置的稳定运行优点，又加快了故障检测时间，缩短测量时间，从而加快响应速度，使其更容易满足30毫秒的要求，有助于避免风电场大规模脱网风险。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的检测模块5的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种基于自适应检测的风电场动态无功补偿方法，其特征在于以下步骤：
第一步、在高压侧母线1上分别设置高压侧母线电压互感器8和高压侧母线电流互感器9，在低压侧母线3上分别设置低压侧母线电压互感器10和低压侧母线电流互感器11，检测模块5的采集端分别与高压侧母线电压互感器8、高压侧母线电流互感器9、低压侧母线电压互感器10和低压侧母线电流互感器11连接在一起，检测模块5的输出端通过控制运算模块6与补偿输出模块7连接在一起；检测模块5是由模数转化模块12、半波有效值计算模块13和瞬时有效值计算模块14组成的；
第二步、检测模块5通过模数采样模块12采样电压、电流，通过半波有效值模块13、瞬时有效值模块14分别获得采样数据的半波有效值和瞬时有效值；计算公式如下，其中：u a、u b、u c为三相电压采样值，u d 、u q为dq变换后的d轴和q轴电压分量，C为dq变换矩阵，U为电压瞬时有效值：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
；
第三步、控制运算模块6设置电压门槛值和对应的滞后回线，对半波有效值模块13的数据和瞬时有效值模块14的数据进行判断；当瞬时有效值的相邻两个值之差大于门槛值，则识别系统故障；反之，系统处于稳态；
第四步：控制运算模块6控制补偿输出模块7进行补偿；当系统电压处于稳态时，采用半波有效值计算模块13的数据，获得平滑的电压有效值，进行平滑补偿，有利于动态无功补偿装置稳定运行；当系统发生故障时，采用瞬时有效值计算模块14的数据，可快速识别故障，快速控制补偿输出模块进行补偿。
门槛电压的滞后回线，是为防止相邻瞬时值差来回大于和小于门槛值，避免振荡。

Claims (1)

1.一种基于自适应检测的风电场动态无功补偿方法，其特征在于以下步骤：
第一步、在高压侧母线（1）上分别设置高压侧母线电压互感器（8）和高压侧母线电流互感器（9），在低压侧母线（3）上分别设置低压侧母线电压互感器（10）和低压侧母线电流互感器（11），检测模块（5）的采集端分别与高压侧母线电压互感器（8）、高压侧母线电流互感器（9）、低压侧母线电压互感器（10）和低压侧母线电流互感器（11）连接在一起，检测模块（5）的输出端通过控制运算模块（6）与补偿输出模块（7）连接在一起；检测模块（5）是由模数转化模块（12）、半波有效值计算模块（13）和瞬时有效值计算模块（14）组成的；
第二步、检测模块（5）通过模数转化模块（12）采样电压和电流，通过半波有效值模块（13）、瞬时有效值模块（14）分别获得采样数据的半波有效值和瞬时有效值；计算公式如下，其中：u a、u b、u c为三相电压采样值，u d 、u q为dq变换后的d轴和q轴电压分量，C为dq变换矩阵，U为电压瞬时有效值：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
第三步、控制运算模块（6）设置电压门槛值和对应的滞后回线，对半波有效值模块（13）的数据和瞬时有效值模块（14）的数据进行判断；当瞬时有效值的相邻两个值之差大于门槛值，则识别系统故障；反之，系统处于稳态；
第四步：控制运算模块（6）控制补偿输出模块（7）进行补偿；当系统电压处于稳态时，采用半波有效值计算模块（13）的数据，获得平滑的电压有效值，进行平滑补偿，有利于动态无功补偿装置稳定运行；当系统发生故障时，采用瞬时有效值计算模块（14）的数据，可快速识别故障，快速控制补偿输出模块进行补偿。
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