CN108092311A - 一种风电机组故障穿越控制方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风电机组故障穿越控制方法及其系统，包括：当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，并将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。本发明提供的技术方案，当故障发生时及时调整风电的输出功率，并在故障恢复后，及时更新控制信号，进一步精准调整风电机组的输出，保证电网的功率平衡，使风电机组和柔性直流换流站实现故障穿越。
Description
技术领域
本发明涉及风电机组故障穿越控制的技术领域，具体涉及一种风电机组故障穿越控制方法及其系统。
背景技术
大规模风电远距离输送如果采用传统交流和直流方案，则需要大量的同步电源支撑，柔性直流输电不需要送端电网强大的同步支撑且控制灵活，成为未来大规模风电远距离输送的有效方式之一。虽然柔直电网和风机采用的都是电力电子元器件，但是风机是通过交流并网后接入柔直电网的，二者对故障感知的不同步，直流电网的控制模式复杂，与风机的控制相互耦合。
柔性直流输电(VSC-HVDC)是一种以电压源换流器(VSC)、可控关断器件和脉宽调制(PWM技术)为基础的新型直流输电技术。这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统。另外，该输电技术能同时向系统提供有功功率和无功功率的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。
当柔性直流电网发生故障，风电难以及时感知故障的发生，继续向直流电网注入功率，将导致直流换流站过载，严重将导致整个换流站闭锁。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种风电机组故障穿越控制方法及其系统。
本发明提供的技术方案是：一种风电机组故障穿越控制方法，包括：
当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；
当柔性直流换流站是否恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，并将有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。
优选的，所述有功功率控制策略表包括：
故障类型、故障期间柔性直流输送能力、故障期间有功功率控制上限、是否恢复运行和故障后有功功率控制上限；
所述故障类型包括：单极故障和双极故障；
所述故障期间柔性直流输送能力，由柔性直流换流站发生的故障对电网输送能力的影响确定；
所述故障期间有功功率控制上限，由所述故障期间柔性直流输送能力得到故障期间允许的风电最大有功功率，进而确定故障期间有功功率控制上限；
所述故障后有功功率控制上限，由所述柔性直流换流站故障恢复后，电网允许的最大风电出力确定。
优选的，所述当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据故障类型和预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制，包括：
当柔性直流换流站发生故障时，确定故障类型，并在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；
判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令，驱动所述风电机组进行有功功率进行控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。
优选的，所述风电机组进行有功功率控制信号进行功率控制，包括：
所述风电机组接收所述有功功率控制信号，并根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。
优选的，所述采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：
式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Lr：等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。
优选的，所述发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：
式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无功功率；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；ωs：同步转速。
优选的，所述当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，包括：
如果故障为单极故障，且故障恢复运行时，根据所述有功功率控制策略表查找单极故障恢复运行后有功功率控制上限值，并判断故障恢复后实际有功功率是否大于所述有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；
如果故障为双极故障，且所述双极故障中的单极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复单极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；
如果双极故障中的双极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复双极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号。
一种风电机组故障穿越控制系统，包括：
功率控制模块，用于当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据故障类型和预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；
信号更新模块，用于当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号；
故障穿越模块，用于将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。
优选的，所述功率控制模块包括：
查找单元，用于当柔性直流换流站发生故障时，确定故障类型，并在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；
判断调整单元，用于判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令，驱动所述风电机组进行有功功率控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。
优选的，所述判断调整单元包括：
判断子单元，用于判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令；
控制子单元，用于根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。
优选的，所述控制子单元采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：
式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。
优选的，所述控制子单元控制发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：
式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无功功率；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；ωs：同步转速。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的技术方案当柔性直流换流站发生故障时，通过查预设的有功功率控制策略表向风电机组发出有功功率控制信号，适应故障期间柔性直流电网的输送能力，保证系统稳定运行。
本发明提供的技术方案，柔性直流换流站根据不同类型的故障向风电机组发出约定的有功功率控制信号，驱动风电机组进行有功功率控制及时调整风电的输出功率，并在柔性直流换流站故障恢复后，更新有功功率控制信号，并根据更新后的有功功率控制信号驱动风电机组进行有功功率控制，进一步精准调整风电机组的有功功率输出，保证电网的功率平衡，使风电机组实现故障穿越。
附图说明
图1为本发明的风电机组故障穿越控制方法流程图；
图2为本发明的风电机组故障穿越控制方法的具体操作流程图；
图3为本发明的风电孤岛接入柔性直流电网示意图；
图4为本发明的风电机组有功功率控制示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
规模风电远距离输送如果采用交流和传统直流方案，则需要大量的同步电源支撑，柔性直流输电不需要送端电网强大的同步支撑且控制灵活，成为未来大规模风电远距离输送的有效方式之一。风电场不再和交流电网之间连接，而是直接接入柔性直流电网，即大规模风电“孤岛”接入柔性直流电网，图3给出了风电孤岛接入柔性直流电网的示意图。
当柔性直流电网发生暂时性故障后，难以传输正常运行情况下的风电功率，此时需要风电控制其有功功率输出，来减少对柔性直流电网的冲击。
本发明提供一种风电机组故障穿越控制方法，如图1所示：一种风电机组故障穿越控制方法，包括：
当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据故障类型和预设的有功功率控制策略表，发出有功功率控制信号；
风电机组接收所述有功功率控制信号，并根据所述有功功率控制信号进行功率控制；
根据柔性直流电网是否恢复运行和所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号；
风电机组接收更新后的有功功率控制信号，并根据更新后的有功功率控制信号进行有功功率控制，完成故障穿越。
当柔性直流电网发生暂时性故障后，难以传输正常运行情况下的风电功率，此时需要风电控制其有功功率输出，来减少对柔性直流电网的冲击。
对于双馈感应电机，其转子侧电压urd与urq有外接的电压值，且整个双馈电机的控制也都是通过变频器控制转子外接电压来实现的。双馈风电机组通常采用定子电压定向的转子电流矢量控制方法，实现风电机组的有功和无功解耦控制。在定子电压定向的坐标系统下，将同步旋转的参考坐标系d轴与定子电压矢量方向重合，于是有usd＝Us，usq＝0。忽略双馈风电机组定子电磁暂态过程，而定子电阻上的压降远远小于定子的端电压，因此定子电阻上的压降也可忽略，在采取上面假设的条件下，采用定子电压定向的方法，可得转子外加电压控制转子电流的控制方程为：
上面是定子电压定向下的转子电流控制公式，在定子电压定向坐标系下，转子有功、无功电流分量是完全解耦的，但是相应的控制电压矢量没有完全解耦，如果用urd控制ird，用urq控制irq，需要分别增加前馈输入与sωsσLrird，使得可以实现电压解耦控制。
双馈发电机定子输出有功功率和无功功率为：
转子电流的有功电流分量ird可以实现对定子绕组有功功率Ps的控制，而无功电流分量irq可以控制定子绕组的无功功率Qs。ird、irq分别为转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴、q轴上的分量，它们之间不存在耦合关系；实现了对定子绕组有功功率Ps与无功功率Qs的解耦控制。
图4给出了风电机组变流器的有功功率控制系统框图。从图4中可以看出，风电机组的有功功率控制系统包括有功/无功测量环节、坐标变换模块、PLL锁相环模块、转子侧变流器控制器。
1)有功/无功测量环节
用于测量整个发电机发出的有功与无功功率并将信号传输至转子侧变流器控制器。
2)坐标变换模块
执行不同的参考坐标系下的坐标变换功能。坐标变换SVRF→RRF(RotorReference Frame)部分：用于将转子侧变流器控制器输出的定子电压定向参考坐标系下的变流器调制系数信号变换为发电机转子参考坐标系下的信号输入DFIG中，并引入控制器的前馈补偿部分(转子磁链ψr)以实现控制的完全解耦。坐标变换RRF→SVRF部分：用于将发电机转子电流由转子参考坐标系下的表示方法转换为定子电压坐标系下的表示方法，以实现定子电压定向的转子侧变流器控制。
3)PLL锁相环模块
用于测量定子电压的相角，以确定定子电压矢量位置用于定子电压定向的解耦控制。
4)转子侧变流器控制器
变流器控制器由两级闭环PI控制器组成，分别是慢速功率控制外环与快速电流控制内环。
转子电流在d轴方向与定子电压方向一致的同步旋转d-q坐标系下分解为两个互相垂直的分量，单独控制ird便可控制发电机的有功功率，单独控制irq可控制发电机的无功功率。功率控制闭环产生电流分量的参考值与用于电流的内环控制，转子电流控制闭环产生用于控制转子参考控制电压的脉宽调制系数的值，在PWM变流器中脉宽调制系数Pmd与Pmq为变流器的控制变量，对应于预先定义的直流环节的直流电压udc，PWM变流器有下式成立：
将电流内环控制得到的PWM变流器脉宽调制系数Pmd与Pmq输入到发电机中，即可通过变流器改变转子外加电压的幅值与相角，从而控制发电机转子电流达到间接控制发电机有功和无功的目的。
结合具体实施例对本发明做进一步阐述，一种风电机组故障穿越控制方法，如图2所示：
I、正常运行工况下，风电机组按最大功率追踪控制运行；
II、故障发生，柔性直流换流站判断故障等级，发出相应的有功功率控制信号；
III、故障期间，风电机组根据有功功率控制信号进行控制；
IV、故障恢复后，柔性直流换流站发出有功功率控制信号，风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。
进一步的，所述步骤I中，正常运行工况下，风电机组按最大功率追踪控制运行。
风电孤岛接入柔性直流电网时，柔性直流换流站采用定交流母线电压的控制方式运行，柔性直流换流站交流母线频率设定为50Hz，风电机组通过锁相环跟踪柔性直流换流站交流母线电压相位并网发电。在正常运行工况下，柔性直流电网能够完全输送风电功率，接入柔性直流电网的风电机组按照最大功率追踪控制运行，最大程度的发出风电功率。
进一步的，所述步骤II中，故障发生，柔性直流换流站判断故障等级，发出相应的有功功率控制信号。
考虑到柔性直流电网发生故障需要风电机组做出及时反馈，响应时间可能需要达到ms级，风电机组难以在这么短的时间内判断故障，并完成对有功功率的精确控制，因此本专利提出一种基于柔性直流换流站和风电机组通信的查表法有功功率控制策略，实现柔性直流电网和风电场的联合故障穿越。当柔性直流电网发生故障时，根据提前制作的有功功率控制策略表，查找到相应的有功功率控制信号，发送给风电机组，风电机组做出相应的有功功率控制；故障恢复后，根据柔性直流电网恢复情况，通过查表法确定有功功率控制信号，发送给风电机组，风电机组实现有功功率控制，从而完成故障穿越。
有功功率控制策略表的制作过程为：首先根据柔性直流电网可能发生的暂时性故障，分析不同故障对柔性直流电网输送能力的影响，然后根据输送能力确定故障期间允许的风电最大出力，进而得到风电机组的有功功率控制上限值。
以500台2MW风电机组接入容量为1000MW的双极柔性直流换流站为例，柔性直流换流站单极运行时输送能力为500MW。据此可以制定有功功率控制策略表如下：
表1有功功率控制策略表
具体执行策略为：当双极柔性直流换流站发生单极故障后，另一极正常运行，柔性直流电网的输送能力降为500MW，因此风电机组有功功率上限值降为1MW，柔性直流换流站向风电机组发送有功功率控制信号即有功功率上限值1MW。
当双极柔性直流换流站发生双极故障后，柔性直流电网的输送能力降为0MW，因此风电机组有功功率上限值降为0MW，柔性直流换流站向风电机组发送有功功率控制信号即有功功率上限值0MW。
进一步的，所述步骤III中，故障期间风电机组根据有功功率控制信号进行控制。
正常情况下风电机组按最大功率追踪输出有功功率，当接收到柔性直流换流站发出的有功功率控制信号后，风电机组立即启动功率控制。
当双极柔性直流换流站发生单极故障后，风电机组接收到柔性直流换流站的有功功率控制信号即有功功率上限值1MW，若故障前风电机组有功功率小于1MW时，风电机组不用调整有功功率值，若故障前风电机组有功功率大于1MW时，风电机组调整有功电流分量ird参考值为额定值的0.5倍，将风电机组有功功率输出降到1MW。
当双极柔性直流换流站发生双极故障后，风电机组接收到柔性直流换流站的有功功率控制信号即有功功率上限值0MW，风电机组调整有功电流分量ird参考值为0，将风电机组有功功率输出降到0MW。
进一步的，所述步骤IV中，故障恢复后，柔性直流换流站发出有功功率控制信号，风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。
当双极柔性直流换流站的单极故障清除后，若柔性直流换流站故障极能够恢复运行，柔性直流换流站向风电机组发送有功功率控制信号即有功功率上限值2MW，故障前风电机组有功功率小于1MW时，风电机组不用调整有功功率值，故障前风电机组有功功率大于1MW时，风电机组调整有功电流分量ird参考值为故障前水平，风电机组恢复到故障前有功功率输出值。若柔性直流换流站故障极不能够恢复运行，故障前风电机组有功功率小于1MW时，风电机组不用调整有功功率值，故障前风电机组有功功率大于1MW时，风电机组保持有功电流分量ird参考值为额定值的0.5倍，同时启动风电机组桨距角控制，降低风力机的机械功率输入，保证风电机组有功功率输出能够稳定在1MW。
当双极柔性直流换流站的双极故障清除后，若柔性直流换流站能够恢复双极运行，柔性直流换流站向风电机组发送有功功率控制信号即有功功率上限值2MW，风电机组恢复到故障前有功功率输出值；若柔性直流换流站能够恢复单极运行，柔性直流换流站向风电机组发送有功功率控制信号即有功功率上限值1MW，当故障前风电机组有功功率小于1MW时，风电机组不用调整有功功率值，
当故障前风电机组有功功率大于1MW时，风电机组调整有功电流分量ird参考值为额定值的0.5倍，同时启动风电机组桨距角控制，降低风力机的机械功率输入，保证风电机组有功功率输出能够稳定在1MW；若柔性直流换流站双极都不能恢复运行，则启动风电机组切机程序，保证柔性直流换流站和风电机组都退出运行。
本发明还提供了一种风电机组故障穿越控制系统，包括：
判断模块，用于当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据故障类型和预设的有功功率控制策略表，发出有功功率控制信号；
功率控制模块，用于风电机组接收所述有功功率控制信号，并根据所述有功功率控制信号进行功率控制；
信号更新模块，用于根据柔性直流电网是否恢复运行和所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号；
更新控制模块，用于风电机组接收更新后的有功功率控制信号，并根据更新后的有功功率控制信号进行有功功率控制，完成故障穿越。
所述判断模块包括：
查找单元，用于当柔性直流换流站发生故障时，根据故障类型在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；
判断调整单元，用于判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则发送有功功率控制指令，对有功功率进行控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。
所述功率控制模块包括：
接收单元，用于所述风电机组接收所述有功功率控制信号；
控制单元，用于根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。
所述控制单元采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：
式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。
所述控制单元控制发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：
式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无功功率；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；ωs：同步转速。
信号更新模块包括：
单极故障恢复单元，用于如果故障为单极故障，且故障恢复运行时，根据所述有功功率控制策略表查找单极故障恢复运行后有功功率控制上限值，并判断故障恢复后实际有功功率是否大于所述有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；
双极故障单极恢复单元，用于如果故障为双极故障，且所述双极故障中的单极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复单极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；
双极故障双极恢复单元，用于如果双极故障中的双极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复双极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种风电机组故障穿越控制方法，其特征在于，包括：
当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；
当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，并将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有功功率控制策略表包括：
故障类型、故障期间柔性直流输送能力、故障期间有功功率控制上限、是否恢复运行和故障后有功功率控制上限；
所述故障类型包括：单极故障和双极故障；
所述故障期间柔性直流输送能力，由柔性直流换流站发生的故障对电网输送能力的影响确定；
所述故障期间有功功率控制上限，由所述故障期间柔性直流输送能力得到故障期间允许的风电最大有功功率，进而确定故障期间有功功率控制上限；
所述故障后有功功率控制上限，由所述柔性直流换流站故障恢复后，电网允许的最大风电出力确定。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当柔性直流换流站发生故障时，柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制，包括：
当柔性直流换流站发生故障时，确定故障类型，并在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；
判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令，驱动所述风电机组进行有功功率控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述风电机组进行有功功率控制，包括：
所述风电机组根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：
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式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；σ：Lr：等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：
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式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无功功率；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；ωs：同步转速。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号，包括：
如果故障为单极故障，且故障恢复运行时，根据所述有功功率控制策略表查找单极故障恢复运行后有功功率控制上限值，并判断故障恢复后实际有功功率是否大于所述有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；
如果故障为双极故障，且所述双极故障中的单极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复单极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号；
如果双极故障中的双极故障恢复时，则判断实际有功功率是否大于所述有功功率控制策略表中恢复双极故障后有功功率控制上限值，若大于，则更新有功功率控制信号，否则不更新有功功率控制信号。
8.一种风电机组故障穿越控制系统，其特征在于，包括：
功率控制模块，用于当柔性直流换流站发生故障时柔性直流换流站根据预设的有功功率控制策略表，向风电机组发出有功功率控制信号，驱动所述风电机组进行有功功率控制；
信号更新模块，用于当柔性直流换流站恢复运行时，所述柔性直流换流站根据所述有功功率控制策略表，更新有功功率控制信号；
故障穿越模块，用于将所述有功功率控制信号下发至风电机组，驱动所述风电机组进行有功功率控制，完成故障穿越。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述功率控制模块包括：
查找单元，用于当柔性直流换流站发生故障时，确定故障类型，并在预设的有功功率控制策略表中查找所述故障类型对应的故障期间有功功率控制上限值；
判断调整单元，用于判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令，驱动所述风电机组进行有功功率控制，否则，以故障期间实际有功功率值继续运行。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述判断调整单元包括：
判定子单元，用于判断故障期间柔性直流换流站实际有功功率值是否大于所述有功功率控制上限值，若故障期间实际有功功率值大于所述有功功率控制上限值，则向风电机组发送有功功率控制指令；
控制子单元，用于根据所述有功功率控制信号采用定子电压定向方法控制转子电流进而控制发电机定子输出有功或无功功率。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制子单元采用定子电压定向方法控制转子电流，按下式计算：
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式中，urd：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；Rr：转子绕组等效电阻；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；σ：Lr：等效转子绕组的自感，称为转子等效电感；d：微分算子；s：转差率；ωs：同步转速；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；urq：转子电压在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制子单元控制发电机定子输出有功或无功功率，按下式计算：
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式中，Ps：定子绕组有功功率；Qs：定子绕组的无功功率；ird：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系d轴上的分量；irq：转子电流在以定子电压定向的同步旋转坐标系q轴上的分量；Lm：等效定子与转子绕组间互感，即激磁电感；Ls：等效定子绕组的自感，称为定子等效电感；US：定子电压矢量；ωs：同步转速。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664427A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-12 | 华北电力大学（保定） | 永磁直驱风电机组低电压穿越时有功和无功协调控制方法 |
| CN106329571A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-11 | 国网河南省电力公司平顶山供电公司 | 一种dfig网侧及转子侧pwm变流器的运行控制方法 |
| CN106611964A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-03 | 中国电力科学研究院 | 双馈风电机组故障穿越与阻尼控制的协调控制方法及系统 |
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- 2017-12-25 CN CN201711426156.6A patent/CN108092311A/zh active Pending
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| CN102664427A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-12 | 华北电力大学（保定） | 永磁直驱风电机组低电压穿越时有功和无功协调控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180529 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |