CN111211565A - 一种dfig与svg协同的风电场稳压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，针对风力发电系统并网电压稳定性差的问题，结合双馈风力发电机灵活可调可控的特点，设计出一套根据当前风电场电压状态，自适应的闭环功率补偿方法，能够自动化快速补偿功率、回调电压；在风力发电机装置机端电压偏离太大的时候，通过静止无功发生器对风力发电机系统进行无功补偿的协同调控方法，突破了风力发电系统发电机装置调节区间有限的工程瓶颈，在风力发电领域中，为未来风电场的运行和维护，大大降低了硬件成本，并节省了劳动力资源，特别是对偏远地区的风电场建造具有重要意义。

Description

一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法。
背景技术
随着风电并网技术的不断发展，风力发电越来越普及。然而由于自然界风力的不稳定特性，风电场并网电压的稳定性问题一直难以解决。
在风电发展初期，风电在电网中所占比例很小，当电网侧发生故障时，通常可采取切除风电机组的手段防止电网故障的加剧；随着风电场渗透率的提高，在电网侧发生故障时采取屏蔽风电设备的方式已不可取，因此如何改善风电场并网电压稳定性的工程难题亟待解决。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法解决了风力发电技术中存在的风电场并网电压稳定性差的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，包括以下步骤：
S1、判断风电场是否出现电压波动或电压跌落，若是，则跳转至步骤S2，若否，则结束；
S2、采用自适应限功率因数闭环补偿法，通过双馈风力发电机DFIG对风电场进行调节；
S3、判断双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000011
是否小于0.95，若是，则跳转至步骤S4；若否，则调节完成后结束；
S4、通过静止无功发生器SVG输出无功功率，协同双馈风力发电机DFIG对风电场进行调节，判断双馈风力发电机DFIG转子电流是否小于1，若是，调节完成后结束，若否，则跳转至步骤S5；
S5、采用改进后的双馈风力发电机DFIG转子侧控制方法对风电场进行调节，判断静止无功发生器SVG是否满发，若是，则跳转至步骤S6；若否，调节完成后结束；
S6、启动撬棒保护，调节完成后结束。
进一步地：步骤S2包括以下步骤：
S21、通过风电场汇流站端电压Upcc和风电场汇流站额定电压Uref计算得到汇流站端电压增量ΔU；
S22、判断汇流站端电压增量ΔU是否大于阈值ΔUs，若是，则跳转至步骤S23，若否，则结束；
S23、判断汇流站端电压增量ΔU是否大于0，若是，则跳转至步骤S24；若否，则跳转至步骤S25；
S24、用功率因数增量Δ1修正双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000021
并根据DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000022
与DFIG定子侧有功功率Ps计算得到此时与DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000023
对应的无功参考值Qref，并跳转至步骤S26；
S25、采用功率因数增量-Δ1修正双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000024
并根据DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000025
与DFIG定子侧有功功率Ps计算得到此时与DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000026
对应的无功参考值Qref，跳转至步骤S26；
S26、根据无功参考值Qref，通过定子电压定向矢量控制法SVO-VC，使风电场电压回归正常值。
进一步地：步骤S5中采用改进后的双馈风力发电机DFIG转子侧控制方法对风电场进行调节包括以下步骤：
S51、通过DFIG定子侧有功功率Ps和DFIG定子侧有功功率参考值Pref计算得到DFIG定子侧有功功率增量ΔP；
S52、通过风电场汇流站端电压Upcc和风电场汇流站额定电压Uref计算得到汇流站端电压增量ΔU；
S53、根据常数k与汇流站端电压增量ΔU计算得到修正量Δ3；
S54、通过DFIG定子侧有功功率增量ΔP和修正量Δ3得到修正后的ΔP*；
S55、将修正后的ΔP*作为新的定子侧有功功率增量，通过定子电压定向矢量控制法SVO-VC，使风电场电压回归正常值。
进一步地：步骤S21或步骤S52中的汇流站端电压增量ΔU计算表达式为：
ΔU＝Uref-Upcc (1)
进一步地：步骤S22中的阈值ΔUs为固定常数。
进一步地：步骤S24中的功率因数增量Δ1为固定常数。
进一步地：步骤S51中的DFIG定子侧有功功率增量ΔP计算表达式为：
ΔP＝Ps-Pref (2)
进一步地：步骤S53中的常数k为固定常数。
本发明的有益效果为：本发明针对风力发电系统并网电压稳定性差的问题，结合双馈风力发电机灵活可调可控的特点，设计出一套根据当前风电场电压状态，自适应的闭环功率补偿方法，能够自动化快速补偿功率、回调电压；在风力发电机装置机端电压偏离太大的时候，通过静止无功发生器对风力发电机系统进行无功补偿的协同调控方法，突破了风力发电系统发电机装置调节区间有限的工程瓶颈，在风力发电领域中，为未来风电场的运行和维护，大大降低了硬件成本，并节省了劳动力资源，特别是对偏远地区的风电场建造具有重要意义。
附图说明
图1为一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，包括以下步骤：
S1、判断风电场是否出现电压波动或电压跌落，若是，则跳转至步骤S2，若否，则结束；
S2、采用自适应限功率因数闭环补偿法，通过双馈风力发电机DFIG对风电场进行调节；
步骤S2包括以下步骤：
S21、通过风电场汇流站端电压Upcc和风电场汇流站额定电压Uref计算得到汇流站端电压增量ΔU；
汇流站端电压增量ΔU计算表达式为：
ΔU＝Uref-Upcc (1)
S22、判断汇流站端电压增量ΔU是否大于阈值ΔUs，若是，则跳转至步骤S23，若否，则结束；
步骤S22中的阈值ΔUs为固定常数。
S23、判断汇流站端电压增量ΔU是否大于0，若是，则跳转至步骤S24；若否，则跳转至步骤S25；
S24、用功率因数增量Δ1修正双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000051
并根据DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000052
与DFIG定子侧有功功率Ps计算得到此时与DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000053
对应的无功参考值Qref，并跳转至步骤S26；
步骤S24中的功率因数增量Δ1为固定常数。
S25、采用功率因数增量-Δ1修正双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000054
并根据DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000055
与DFIG定子侧有功功率Ps计算得到此时与DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000056
对应的无功参考值Qref，跳转至步骤S26；
S26、根据无功参考值Qref，通过定子电压定向矢量控制法SVO-VC，使风电场电压回归正常值。
S3、判断双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure BDA0002391248730000057
是否小于0.95，若是，则跳转至步骤S4；若否，则调节完成后结束；
S4、通过静止无功发生器SVG输出无功功率，协同双馈风力发电机DFIG对风电场进行调节，判断双馈风力发电机DFIG转子电流是否小于1，若是，调节完成后结束，若否，则跳转至步骤S5；
S5、采用改进后的双馈风力发电机DFIG转子侧控制方法对风电场进行调节，判断静止无功发生器SVG是否满发，若是，则跳转至步骤S6；若否，调节完成后结束；
步骤S5中采用改进后的双馈风力发电机DFIG转子侧控制方法对风电场进行调节包括以下步骤：
S51、通过DFIG定子侧有功功率Ps和DFIG定子侧有功功率参考值Pref计算得到DFIG定子侧有功功率增量ΔP；
步骤S51中的DFIG定子侧有功功率增量ΔP计算表达式为：
ΔP＝Ps-Pref (2)
S52、通过风电场汇流站端电压Upcc和风电场汇流站额定电压Uref计算得到汇流站端电压增量ΔU；
S53、根据常数k与汇流站端电压增量ΔU计算得到修正量Δ3；
步骤S53中的常数k为固定常数。
S54、通过DFIG定子侧有功功率增量ΔP和修正量Δ3得到修正后的ΔP*；
S55、将修正后的ΔP*作为新的定子侧有功功率增量，通过定子电压定向矢量控制法SVO-VC，使风电场电压回归正常值。
S6、启动撬棒保护，调节完成后结束。
本发明的有益效果为：本发明针对风力发电系统并网电压稳定性差的问题，结合双馈风力发电机灵活可调可控的特点，设计出一套根据当前风电场电压状态，自适应的闭环功率补偿方法，能够自动化快速补偿功率、回调电压；在风力发电机装置机端电压偏离太大的时候，通过静止无功发生器对风力发电机系统进行无功补偿的协同调控方法，突破了风力发电系统发电机装置调节区间有限的工程瓶颈，在风力发电领域中，为未来风电场的运行和维护，大大降低了硬件成本，并节省了劳动力资源，特别是对偏远地区的风电场建造具有重要意义。

Claims (8)

1.一种DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、判断风电场是否出现电压波动或电压跌落，若是，则跳转至步骤S2，若否，则结束；
S2、采用自适应限功率因数闭环补偿法，通过双馈风力发电机DFIG对风电场进行调节；
S3、判断双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure FDA0002391248720000011
是否小于0.95，若是，则跳转至步骤S4；若否，则调节完成后结束；
S4、通过静止无功发生器SVG输出无功功率，协同双馈风力发电机DFIG对风电场进行调节，判断双馈风力发电机DFIG转子电流是否小于1，若是，调节完成后结束，若否，则跳转至步骤S5；
S5、采用改进后的双馈风力发电机DFIG转子侧控制方法对风电场进行调节，判断静止无功发生器SVG是否满发，若是，则跳转至步骤S6；若否，调节完成后结束；
S6、启动撬棒保护，调节完成后结束。
2.根据权利要求1所述的DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S21、通过风电场汇流站端电压Upcc和风电场汇流站额定电压Uref计算得到汇流站端电压增量ΔU；
S22、判断汇流站端电压增量ΔU是否大于阈值ΔUs，若是，则跳转至步骤S23，若否，则结束；
S23、判断汇流站端电压增量ΔU是否大于0，若是，则跳转至步骤S24；若否，则跳转至步骤S25；
S24、用功率因数增量Δ1修正双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure FDA0002391248720000012
并根据DFIG定子侧功率因数
Figure FDA0002391248720000021
与DFIG定子侧有功功率Ps计算得到此时与DFIG定子侧功率因数
Figure FDA0002391248720000022
对应的无功参考值Qref，并跳转至步骤S26；
S25、采用功率因数增量-Δ1修正双馈风力发电机DFIG定子侧功率因数
Figure FDA0002391248720000023
并根据DFIG定子侧功率因数
Figure FDA0002391248720000024
与DFIG定子侧有功功率Ps计算得到此时与DFIG定子侧功率因数
Figure FDA0002391248720000025
对应的无功参考值Qref，跳转至步骤S26；
S26、根据无功参考值Qref，通过定子电压定向矢量控制法SVO-VC，使风电场电压回归正常值。
3.根据权利要求1所述的DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，其特征在于，所述步骤S5中采用改进后的双馈风力发电机DFIG转子侧控制方法对风电场进行调节包括以下步骤：
S51、通过DFIG定子侧有功功率Ps和DFIG定子侧有功功率参考值Pref计算得到DFIG定子侧有功功率增量ΔP；
S52、通过风电场汇流站端电压Upcc和风电场汇流站额定电压Uref计算得到汇流站端电压增量ΔU；
S53、根据常数k与汇流站端电压增量ΔU计算得到修正量Δ3；
S54、通过DFIG定子侧有功功率增量ΔP和修正量Δ3得到修正后的ΔP*；
S55、将修正后的ΔP*作为新的定子侧有功功率增量，通过定子电压定向矢量控制法SVO-VC，使风电场电压回归正常值。
4.根据权利要求2或3所述的DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，其特征在于，所述步骤S21或步骤S52中的汇流站端电压增量ΔU计算表达式为：
ΔU＝Uref-Upcc (1)。
5.根据权利要求2所述的DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，其特征在于，所述步骤S22中的阈值ΔUs为固定常数。
6.根据权利要求2所述的DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，其特征在于，所述步骤S24中的功率因数增量Δ1为固定常数。
7.根据权利要求3所述的DFIG与SVG协同的风电场稳压方法，其特征在于，所述步骤S51中的DFIG定子侧有功功率增量ΔP计算表达式为：
ΔP＝Ps-Pref (2)。
8.根据权利3所述的DFIG与SVG协同的风电场电压稳压方法，其特征在于，所述步骤S53中的常数k为固定常数。
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