CN111431217B - 一种应用于控制母线电压的无功补偿方法、装置及系统 - Google Patents

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CN111431217B CN202010212402.3A CN202010212402A CN111431217B CN 111431217 B CN111431217 B CN 111431217B CN 202010212402 A CN202010212402 A CN 202010212402A CN 111431217 B CN111431217 B CN 111431217B
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Abstract

本申请公开了一种应用于控制母线电压的无功补偿方法、装置及系统。如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，得到待补偿无功量。根据待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器。根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量。本申请提供的方法响应速度灵敏，可以快速稳定母线电压，同时当静止无功发生器调节时，留有无功余量，可以针对无功波动做出灵活调节。

Description

一种应用于控制母线电压的无功补偿方法、装置及系统
技术领域
本申请涉及发电技术领域，特别涉及一种应用于控制母线电压的无功补偿方法、装置及系统。
背景技术
随着电力技术的发展，大量新能源并网，使母线电压稳定性逐渐变弱。为了提高母线电压的稳定性，目前很多电力系统采用无功补偿方法。双馈异步风力发电机作为目前一种主流变速恒频风机，被电力系统广泛采用。为了弥补双馈异步风力发电机作为新能源技术在采用无功补偿方法方面不稳定的缺陷，可以将静止无功发生器使用在双馈异步风力发电机并网处。
但是，双馈异步风力发电机和静止无功发生器仍为彼此相独立的功率源，并未相互配合，基于此，技术人员提出了一种无功补偿方法实现双馈异步风力发电机和静止无功发生器之间的配合。而目前的无功补偿方法，多以双馈异步风力发电机为主要的调节装置，容易导致双馈异步风力发电机响应速度迟缓，不能快速稳定母线电压的问题。
基于此，目前亟需一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，解决现有技术中的无功补偿方法响应速度迟缓，不能快速稳定母线电压的问题。
发明内容
本申请提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，可用于解决在现有技术中的无功补偿方法响应速度迟缓，不能快速稳定母线电压的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，所述方法包括：
如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，获取待补偿无功量；
根据所述待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器；
根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量。
结合第一方面，在第一方面的一种可实施方式中，根据所述待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器，包括：
如果所述待补偿无功量小于或等于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述待补偿无功量全部分配给所述静止无功发生器。
结合第一方面，在第一方面的一种可实施方式中，如果所述待补偿无功量大于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量；
如果所述第一剩余无功量小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给所述静止无功发生器，将所述第一剩余无功量分配给所述双馈异步风力发电机；所述第一剩余无功量是所述待补偿无功量和第二系数倍下所述静止无功发生器的额定无功量的差值。
结合第一方面，在第一方面的一种可实施方式中，如果所述第一剩余无功量大于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则判断第二剩余无功量是否小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量；
如果所述第二剩余无功量小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述第二剩余无功量分配给所述静止无功发生器；所述第二剩余无功量是所述待补偿无功量和所述双馈异步风力发电机的额定无功量的差值。
结合第一方面，在第一方面的一种可实施方式中，根据所述待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器，还包括：
如果所述第二剩余无功量大于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述静止无功发生器的额定无功量分配给所述静止无功发生器。
结合第一方面，在第一方面的一种可实施方式中，所述待调节母线电压差是母线电压与调度中心参考值的差值。
结合第一方面，在第一方面的一种可实施方式中，所述第一系数倍大于或等于0.8倍，且小于或等于0.9倍；所述第二系数倍大于或等于0.6倍，且小于或等于0.7倍。
第二方面，本申请提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
处理模块，用于如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，得到待补偿无功量；
分配模块，用于根据所述待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器；
控制模块，用于根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，所述分配模块，具体用于：
如果所述待补偿无功量小于或等于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述待补偿无功量全部分配给所述静止无功发生器。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，所述分配模块，具体用于：
如果所述待补偿无功量大于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则判断第一乘余无功量是否小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量；
如果所述第一剩余无功量小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给所述静止无功发生器，将所述第一剩余无功量分配给所述双馈异步风力发电机；所述第一剩余无功量是所述待补偿无功量和第二系数倍下所述静止无功发生器的额定无功量的差值。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，所述分配模块，具体用于：
如果所述第一剩余无功量大于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则判断第二剩余无功量是否小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量；
如果所述第二剩余无功量小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述第二剩余无功量分配给所述静止无功发生器；所述第二剩余无功量是所述待补偿无功量和所述双馈异步风力发电机的额定无功量的差值。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，所述分配模块，具体用于：
如果所述第二剩余无功量大于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述静止无功发生器的额定无功量分配给所述静止无功发生器。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，所述处理模块中，所述待调节母线电压差是实际母线电压与调度中心参考值的差值。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，所述分配模块中，所述第一系数倍大于或等于0.8倍，且小于或等于0.9倍；所述第二系数倍大于或等于0.6倍，且小于或等于0.7倍。
第三方面，本申请提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿系统，所述系统包括：
功率分配器、双馈异部风力发电机和静止无功发生器；
所述功率分配器，用于如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，获取待补偿无功量；以及，还用于根据所述待补偿无功量、静止无功发生器静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器；以及，根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量；
所述双馈异步风力发电机，根据分配好的无功量，发出相应无功量；
所述静止无功发生器，根据分配好的无功量，发出相应无功量。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，所述功率分配器，具体用于：
如果所述待补偿无功量小于或等于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述待补偿无功量全部分配给所述静止无功发生器。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，所述功率分配器，具体用于：
如果所述待补偿无功量大于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量；
如果所述第一剩余无功量小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给所述静止无功发生器，将所述第一剩余无功量分配给所述双馈异步风力发电机；所述第一剩余无功量是所述待补偿无功量和第二系数倍下所述静止无功发生器的额定无功量的差值。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，所述功率分配器，具体用于：
如果所述第一剩余无功量大于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则判断第二剩余无功量是否小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量；
如果所述第二剩余无功量小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述第二剩余无功量分配给所述静止无功发生器；所述第二剩余无功量是所述待补偿无功量和所述双馈异步风力发电机的额定无功量的差值。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，所述功率分配器，具体用于：
如果所述第二剩余无功量大于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述静止无功发生器的额定无功量分配给所述静止无功发生器。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，所述功率分配器中，所述待调节母线电压差是实际母线电压与调度中心参考值的差值。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，所述功率分配器中，所述第一系数倍大于或等于0.8倍，且小于或等于0.9倍；所述第二系数倍大于或等于0.6倍，且小于或等于0.7倍。
本申请提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，以静止无功发生器为主要的调节装置，静止无功发生器的响应速度灵敏，可以快速稳定母线电压。双馈异步风力发电机为后续的支撑装置，当静止无功发生器的无功量不足以实现母线电压的稳定时，双馈异步风力发电机可以提供充足的无功量作为支撑。同时当静止无功发生器调节时，留有无功余量，可以针对无功波动做出灵活调节。
附图说明
图1为本申请实施提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种获取待补偿无功量的电路示意图；
图3为本申请实施例提供的一种将待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器的方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种双馈异步风力发电机功率外环控制结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种静止无功发生器功率外环控制结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种双馈异步风力发电机协同静止无功发生器并网一次系统示意图；
图7为本申请实施例提供的一种负荷有功功率波形变化示意图；
图8为本申请实施例提供的一种负荷无功功率波形变化示意图；
图9为本申请实施例提供的采用条件1与条件2的控制方法后母线电压变化对比示意图；
图10为本申请实施例提供的采用条件2与条件3的控制方法后母线电压变化对比示意图；
图11为本申请实施例提供的采用条件2与条件3的控制方法后静止无功发生器无功功率变化波形示意图；
图12为本申请实施例提供的采用条件2与条件3的控制方法后双馈异步风力发电机无功功率变化波形示意图；
图13为本申请实施例提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿的装置示意图；
图14为本申请实施例提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图1为本申请实施提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿方法的流程示意图，具体包括如下步骤：
步骤101，如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，得到待补偿无功量。
如图2所示，为本申请实施例提供的一种获取待补偿无功量的电路示意图。
获取待补偿无功量，首先需要获取待调节母线电压差，待调节母线电压差是实际母线电压与调度中心参考值的差值。电网正常运行时，会有调度中心下达的电压控制信号，此信号为调度中心参考值。实际运行过程中，静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)一般装设于35kV母线处，35kV母线处有一个实际母线电压值。将实际母线电压与调度中心参考值做差，获取待调节母线电压差，并将待调节母线电压差进行转换，得到标幺值下的待调节母线电压差。
其次，需要预设一个调整范围。通常可以将预设调整范围设置为大于±0.005pu。电力系统在运行过程中，不可避免会遇到小幅度的电压变化，这种小幅度的电压变化对电力系统并无稳定性影响。如果一旦出现小幅度的电压变化，就进行无功调节，则会加重电力系统运行的负担，只有待调节母线电压差超过一定程度，才需要进行母线电压调节。
再其次，如果待调节母线电压差在预设调整范围内，则将待调节母线电压差通过PI调节转换为标幺值下的无功补偿量，对无功补偿量进行基准值转换计算，得到有名值下的无功补偿量。
步骤102，根据待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机(Doub1y fed Induction Generator，DFIG)的额定无功量，将待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器。
具体的，将待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器，包括以下几种情形：
情形1，如果待补偿无功量小于或等于第一系数倍的静止无功发生器的额定无功量，则将待补偿无功量全部分配给静止无功发生器。
情形2，如果待补偿无功量大于第一系数倍的静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于双馈异步风力发电机的额定无功量。
如果第一剩余无功量小于或等于双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给静止无功发生器，将第一剩余无功量分配给双馈异步风力发电机。
其中，第一剩余无功量是待补偿无功量和第二系数倍下静止无功发生器的额定无功量的差值。
情形3，如果第一剩余无功量大于双馈异步风力发电机的额定无功量，则判断第二剩余无功量是否小于或等于静止无功发生器的额定无功量。
如果第二剩余无功量小于或等于静止无功发生器的额定无功量，则将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将第二剩余无功量分配给静止无功发生器。
其中，第二剩余无功量是待补偿无功量和双馈异步风力发电机的额定无功量的差值。
情形4，如果第二剩余无功量大于静止无功发生器的额定无功量，则将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将静止无功发生器的额定无功量分配给静止无功发生器。
将待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器的方法中，根据工程经验，第一系数倍的取值范围通常大于或等于0.8倍，且小于或等于0.9倍。第二系数倍的取值范围通常大于或等于0.6倍，且小于或等于0.7倍。根据实际情况，第一系数倍值和第二系数倍值可能进行一定的调整，但是第一系数倍值的取值大于第二系数倍值。
步骤103，根据分配好的无功量，控制双馈异步风力发电机和静止无功发生器发出相应无功量。
本申请以双馈异步风力发电机为例，对如何控制双馈异步风力发电机和静止无功发生器发出相应无功量进行简略描述。
双馈异步风力发电机转子侧与并网侧中间接有交流电-直流电-交流电(Alternating Current-direct current-Alternating Current，AC-DC-AC)变流器，由于直流母线处电容容量较大，通常视转子侧变流器(rotor side converter，RSC)与网侧变流器(grid side converter，GSC)为解耦状态，两者内环皆为典型的交叉解耦控制。
本申请重点说明RSC外环策略的调整。RSC直接负责控制转子侧的电流与电压，可以调节风机输出的有功无功，以往为保证风机侧电压稳定，多设置外环为有功和电压控制，本申请控制母线电压的方法为输出无功量，所以本申请中RSC调整为有功和无功控制。
为保证有功最大化，有功外环设置为最大功率追踪模式，在某个固定的风速下，双馈异步风力发电机最大电磁功率与叶片角速度呈3次方关系，如下所示：
其中，Pem为最大电磁功率，ωw为风机叶片角速度，ωr为转子角速度，np为极对数，N为发电机转速与风机转速变比，kw为风力机常数。
双馈异步风力发电机的定子理想状态的最大有功功率，通过追踪最大电磁功率的方式确定。追踪最大电磁功率的过程中，必然会出现能量的损耗，为了获取双馈异步风力发电机的定子理想状态的最大有功功率，首先需要确定定子侧铜损和转差率。
定子侧铜损通过以下方式确定：
其中，Pcus为定子侧铜损，Is为定子绕组电流，Rs为定子绕组阻抗。
转差率通过以下方式确定：
其中，σs为转差率，ωr为转子角速度，ω1为同步角速度。
双馈异步风力发电机理想状态的最大有功功率通过以下方式确定：
其中，Pcus为定子侧铜损，σs为转差率，ω1为同步角速度，Pem m为最大电磁功率，为双馈异步风力发电机理想状态的最大有功功率。
而在实际工作中，双馈异步风力发电机实际发出有功功率通过以下方式确定：
其中，Ps为双馈异步风力发电机实际发出有功功率，Us为定子端电压值，isd为定子侧电流d轴分量。
在实际工作中，双馈异步风力发电机实际发出无功功率通过以下方式确定：
其中，Qs为双馈异步风力发电机实际发出无功功率，Us为定子端电压值，isq为定子侧电流q轴分量。
本申请实施例中，双馈异步风力发电机可以分配得到的无功量受限于双馈异步风力发电机的额定无功量，而双馈异步风力发电机的额定无功量通过以下方式确定：
其中，Qsmax为双馈异步风力发电机额定无功量，即双馈异步风力发电机实际可以发出的最大有功功率，Us为定子
端电压值，Ps为双馈异步风力发电机实际发出有功功率，Xm为定转子互感电抗，Xs为定子自感电抗，
irmax为转子侧电流最大值。
根据本申请实施例前述所列中间量及中间量之间的关系式，可以获取双馈异步风力发电机功率外环控制的结构框图。如图4所示为本申请实施例提供的一种双馈异步风力发电机功率外环控制结构示意图，图中所示标号为本技术领域人员惯用标号，此处不再详细解释。本申请实施例为确保双馈异步风力发电机无功可控，采用无功外环控制方式，具体控制方式为本技术领域人员所熟悉，在本申请中不再做过多阐述。
类似的，静止无功发生器实际可发出的无功功率通过以下方式确定：
其中，USVG为静止无功发生器端电压值，一般为可调值，iSVGq为静止无功发生器端电流q轴解耦值，QSVG为静止无功发生器实际发出的无功功率。
通过静止无功发生器分配到的无功参考量和静止无功发生器实际可发出的无功量，可以获取静止无功发生器功率外环控制结构示意图。如图5所示为本申请实施例提供的一种静止无功发生器功率外环控制结构示意图，图中所示标号为本技术领域人员惯用标号，此处不再详细解释。本申请实施例为确保静止无功发生器无功可控，采用无功外环控制方式，具体控制方式为本技术领域人员所熟知，在本申请中不再做过多阐述。
静止无功发生器往往使用直流电压与节点电压外环控制，虽可以抑制节点电压波动，但却未能充分发挥静止无功发生器无功潜力，本申请调整静止无功发生器外环控制为无功与直流电压控制，充分利用静止无功发生器的无功量。
通过步骤101至步骤103，完成本申请实施例提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，实现对静止无功发生器和双馈异步风力发电机无功量的精细分配。
如图6所示，为本申请实施例提供的一种双馈异步风力发电机协同静止无功发生器并网一次系统示意图。根据本申请提供的方法，静止无功发生器和双馈异步风力发电机可在无功量精细分配的条件下，实现对图中10km处35kv母线电压的精细调控。
为了进一步说明本申请实施例的控制效果，下面将几种控制母线电压的方式做个效果对比。
如表1所示，为控制母线电压方式的条件对比的一种示例。其中，序号为条件1的无功补偿设备为双馈异步风力发电机，所采用的控制方式为电压控制，具体可以参考表1示出的内容，此处不再一一赘述。
表1：控制母线电压方式的条件对比
序号 无功补偿设备 控制方式
条件1 双馈异步风力发电机 电压控制
条件2 静止无功发生器和双馈异步风力发电机 电压控制
条件3 静止无功发生器和双馈异步风力发电机 无功协调
具体控制效果如图9至图12所示。
此处的实验设置变量为负荷波动。
负荷原本消耗感性无功50Mvar，设置负荷在30s时开始变化，每隔10s升高80Mvar，于60s处阶跃变化50Mvar，观察感性负荷下的静止无功发生器与双馈异步风力发电机分别在各条件下的变化情况，60s处可测试系统瞬态稳定性。如图7所示，为本申请实施例提供的一种负荷有功功率波形变化示意图。
容性负荷与感性负荷变化大致相同，70s时负荷变为容性50Mvax，之后每隔10s升高80Mvar，于110s时降为50Mvar容性负荷，再于120s时恢复感性负荷，以此观察容性负荷下各条件下的波形变化。如图8所示，为本申请实施例提供的一种负荷无功功率波形变化示意图。
如图9所示，为本申请实施例提供的采用条件1与条件2的控制方法后母线电压变化对比示意图。采用条件1时，当控制系统中只含有双馈异步风力发电机，为保证母线电压稳定，双馈异步风力发电机采用电压控制方法，电路中的负载波动时，35KV母线电压明显下沉，60S后的最低点已越过电压下限。采用条件2时，仍然使用电压控制方法，但是引入了静止无功发生器，静止无功发生器和双馈异步风力发电机都保持在1pu处。对比条件1可知，3在负载波动时，5KV母线电压仍有波动，但是下沉幅度明显减弱，可以看到静止无功发生器在母线电压波动时，发挥明显的稳定作用。
如图10所示，为本申请实施例提供的采用条件2与条件3的控制方法后母线电压变化对比示意图。条件2中，使用静止无功发生器和双馈异步风力发电机，静止无功发生器和双馈异步风力发电机均采用电压控制方法。条件3中，使用静止无功发生器和双馈异步风力发电机，静止无功发生器和双馈异步风力发电机均采用无功协调方法，即采用本申请实施例的控制方法。条件2中，负载波动时，母线有电压偏离，偏移量随着负荷增大而增大，尽管偏移仍在0.9～1.1之间，但负荷继续变大时，母线电压将越过上下限。条件3中35kV母线电压可于负荷波动后迅速恢复至参考电压值(1pu)。对比可知，无功协调对与35kV节点电压起到了明显的控制作用，大幅提高了35kV母线处的电压稳定性。
通过图9和图10的对比可知，条件2和条件3的控制效果明显优于条件1的控制效果。因此下文主要对比条件2与条件3的控制效果。
如图11所示，为本申请实施例提供的采用条件2与条件3的控制方法后静止无功发生器无功功率变化波形示意图。条件2与条件3控制方式下的无功分配不同，所以静止无功发生器无功功率变化区别显著。采用电压控制时，静止无功发生器只能按需补偿，无法在负荷大幅波动时提供无功支撑。采用无功协调控制方法时，无功补偿量在0.85倍的静止无功发生器额定容量以内时(此实施例中为17Mvar)，都由静止无功发生器进行无功补偿，由此充分利用静止无功发生器响应速度快的特性，对节点处无功进行快速补偿。
由图11可以看出，30s时静止无功发生器达到0.85的额定容量，采用条件3控制方法时，调整为0.65额定容量的设置值，而在50s时，双馈异步风力发电机达额定容量，此时又由静止无功发生器承担其余无功，最后达到20Mvar的额定容量，可以看出本申请实施例提供的控制方法对静止无功发生器与双馈异步风力发电机起到了调节效果。
60s时的瞬态变化，可看出本申请实施例提供的控制方法下，静止无功发生器无功较电压控制下变化幅度更大，这是由于补偿无功量在±0.85的静止无功发生器额定容量变化时，都由静止无功发生器进行无功补偿，而电压控制时，由于让双馈异步风力发电机也承担了部分无功变化，故变化较为缓慢。
如图12所示，为本申请实施例提供的采用条件2与条件3的控制方法后双馈异步风力发电机无功功率变化波形示意图。电压控制下，双馈异步风力发电机无功变化较为频繁，且变化波形也较为剧烈，这对于双馈异步风力发电机十分不利。而在采用本申请实施例提供的控制方法时，双馈异步风力发电机的无功功率波形相对平缓，且在30s前与70～80s时波形保持不变。这是由于静止无功发生器主要承担了无功补偿。双馈异步风力发电机在电压控制下最高输出无功20Mvar，而采用本申请实施例提供的控制方法后可达到30Mvar，因此本申请实施例提供的控制方法可以充分发掘双馈异步风力发电机的无功潜力，使双馈异步风力发电机得到充分利用。
由图9至图12可知，本申请实施例提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，不仅可以使得母线快速趋于平稳，且可以发挥静止无功发生器快速稳定和双馈异步风力发电机无功潜力的作用，较于现有技术其他常用方法，有诸多优点。
为了进一步更好地理解本申请实施例提供的方法，下面结合图3做进一步地说明。如图3所示，为本申请实施例提供的一种将待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器的方法的流程示意图，具体包括以下步骤：
步骤301，获取待补偿无功量。
步骤302，判断待补偿无功量是否大于第一系数倍的静止无功发生器额定无功量，如果待补偿无功量大于第一系数倍的静止无功发生器额定无功量，则执行步骤304，否则，则执行步骤303。
步骤303，将待补偿无功量全部分配给静止无功发生器。
步骤304，判断第一剩余无功量是否大于双馈异步风力发电机额定无功量，如果第一剩余无功量大于双馈异步风力发电机额定无功量，则执行步骤306，否则，则执行步骤305。
步骤305，将第二系数倍的待补偿无功量分配给静止无功发生器，将第一剩余无功量分配给双馈异步风力发电机。
步骤306，判断第二剩余无功量是否大于静止无功发生器额定无功量，如果第二剩余无功量大于静止无功发生器额定无功量，则执行步骤308，否则，则执行步骤307。
步骤307，将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将第二剩余无功量分配给静止无功发生器。
步骤308，将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将静止无功发生器的额定无功量分配给静止无功发生器。
本申请实施例提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，以静止无功发生器为主要的调节装置，静止无功发生器的响应速度灵敏，可以快速稳定母线电压。双馈异步风力发电机为后续的支撑装置，当静止无功发生器的无功量不足以实现母线电压的稳定时，双馈异步风力发电机可以提供充足的无功量作为支撑。同时当静止无功发生器调节时，留有无功余量，可以针对无功波动做出灵活调节。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
图13示例性示出了本申请实施例提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿的装置示意图。如图13所示，该系统具有实现上述应用于控制母线电压的无功补偿方法的功能，所述功能可以由硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现。该系统可以包括：处理模块1301、分配模块1302和控制模块1303。
处理模块1301，用于如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，得到待补偿无功量。
分配模块1302，用于根据待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器。
控制模块1303，用于根据分配好的无功量，控制双馈异步风力发电机和静止无功发生器发出相应无功量。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，分配模块1302还具体用于如果待补偿无功量小于或等于第一系数倍的静止无功发生器的额定无功量，则将待补偿无功量全部分配给静止无功发生器。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，分配模块1302还具体用于如果待补偿无功量大于第一系数倍的静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于双馈异步风力发电机的额定无功量。
如果第一剩余无功量小于或等于双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给静止无功发生器，将第一剩余无功量分配给双馈异步风力发电机；第一剩余无功量是待补偿无功量和第二系数倍下静止无功发生器的额定无功量的差值。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，分配模块1302还具体用于如果第一剩余无功量大于双馈异步风力发电机的额定无功量，则判断第二剩余无功量是否小于或等于静止无功发生器的额定无功量。
如果第二剩余无功量小于或等于静止无功发生器的额定无功量，则将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将第二剩余无功量分配给静止无功发生器；第二剩余无功量是待补偿无功量和双馈异步风力发电机的额定无功量的差值。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，分配模块1302还具体用于如果第二剩余无功量大于静止无功发生器的额定无功量，则将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将静止无功发生器的额定无功量分配给静止无功发生器。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，分配模块1302中第一系数倍大于或等于0.8倍，且小于或等于0.9倍；第二系数倍大于或等于0.6倍，且小于或等于0.7倍。
结合第二方面，在第二方面的一种可实施方式中，处理模块1301中待调节母线电压差是实际母线电压与调度中心参考值的差值。
本申请实施例提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿装置，以静止无功发生器为主要的调节装置，静止无功发生器的响应速度灵敏，可以快速稳定母线电压。双馈异步风力发电机为后续的支撑装置，当静止无功发生器的无功量不足以实现母线电压的稳定时，双馈异步风力发电机可以提供充足的无功量作为支撑。同时当静止无功发生器调节时，留有无功余量，可以针对无功波动做出灵活调节。
下述为本申请系统实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请系统实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
图14示例性示出了本申请实施例提供的一种应用于控制母线电压的无功补偿系统的结构示意图。主要包括：功率分配器1401，双馈异步风力发电机1402和静止无功发生器1403。功率分配器1401分别和双馈异步风力发电机1402及静止无功发生器1403相连接。
功率分配器1401，用于如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，获取待补偿无功量；以及，还用于根据所述待补偿无功量、静止无功发生器静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器；以及，根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量。
双馈异步风力发电机1402，根据分配好的无功量，发出相应无功量。
静止无功发生器1403，根据分配好的无功量，发出相应无功量。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，功率分配器1401，还具体用于如果待补偿无功量小于或等于第一系数倍的静止无功发生器的额定无功量，则将待补偿无功量全部分配给静止无功发生器。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，功率分配器1401，还具体用于如果待补偿无功量大于第一系数倍的静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于双馈异步风力发电机的额定无功量。
如果第一剩余无功量小于或等于双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给静止无功发生器，将第一剩余无功量分配给双馈异步风力发电机；第一剩余无功量是待补偿无功量和第二系数倍下静止无功发生器的额定无功量的差值。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，功率分配器1401，还具体用于如果第一剩余无功量大于双馈异步风力发电机的额定无功量，则判断第二剩余无功量是否小于或等于静止无功发生器的额定无功量。
如果第二剩余无功量小于或等于静止无功发生器的额定无功量，则将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将第二剩余无功量分配给静止无功发生器；第二剩余无功量是待补偿无功量和双馈异步风力发电机的额定无功量的差值。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，功率分配器1401，还具体用于如果第二剩余无功量大于静止无功发生器的额定无功量，则将双馈异步风力发电机的额定无功量分配给双馈异步风力发电机，将静止无功发生器的额定无功量分配给静止无功发生器。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，功率分配器1401中，第一系数倍大于或等于0.8倍，且小于或等于0.9倍；第二系数倍大于或等于0.6倍，且小于或等于0.7倍。
结合第三方面，在第三方面的一种可实施方式中，功率分配器1401中，待调节母线电压差是实际母线电压与调度中心参考值的差值。
本申请实施例提供了一种应用于控制母线电压的无功补偿系统，以静止无功发生器为主要的调节装置，静止无功发生器的响应速度灵敏，可以快速稳定母线电压。双馈异步风力发电机为后续的支撑装置，当静止无功发生器的无功量不足以实现母线电压的稳定时，双馈异步风力发电机可以提供充足的无功量作为支撑。同时当静止无功发生器调节时，留有无功余量，可以针对无功波动做出灵活调节。
本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种应用于控制母线电压的无功补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，得到待补偿无功量；根据所述待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器，包括：
如果所述待补偿无功量小于或等于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述待补偿无功量全部分配给所述静止无功发生器；
如果所述待补偿无功量大于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量；
如果所述第一剩余无功量小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给所述静止无功发生器，将所述第一剩余无功量分配给所述双馈异步风力发电机；所述第一剩余无功量是所述待补偿无功量和第二系数倍下所述静止无功发生器的额定无功量的差值；
根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述第一剩余无功量大于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则判断第二剩余无功量是否小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量；
如果所述第二剩余无功量小于或等于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述第二剩余无功量分配给所述静止无功发生器；所述第二剩余无功量是所述待补偿无功量和所述双馈异步风力发电机的额定无功量的差值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器，还包括：
如果所述第二剩余无功量大于所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述双馈异步风力发电机的额定无功量分配给所述双馈异步风力发电机，将所述静止无功发生器的额定无功量分配给所述静止无功发生器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待调节母线电压差是实际母线电压与调度中心参考值的差值。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一系数倍大于或等于0.8倍，且小于或等于0.9倍；所述第二系数倍大于或等于0.6倍，且小于或等于0.7倍。
6.一种应用于控制母线电压的无功补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
处理模块，用于如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，得到待补偿无功量；分配模块，用于根据所述待补偿无功量、静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器，包括：
如果所述待补偿无功量小于或等于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述待补偿无功量全部分配给所述静止无功发生器；
如果所述待补偿无功量大于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量；
如果所述第一剩余无功量小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给所述静止无功发生器，将所述第一剩余无功量分配给所述双馈异步风力发电机；所述第一剩余无功量是所述待补偿无功量和第二系数倍下所述静止无功发生器的额定无功量的差值；
控制模块，用于根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量。
7.一种应用于控制母线电压的无功补偿系统，其特征在于，所述系统包括：
功率分配器、双馈异部风力发电机和静止无功发生器；所述功率分配器，用于如果待调节母线电压差在预设调整范围内，将待调节母线电压差进行基准值转换计算，获取待补偿无功量；以及根据所述待补偿无功量、静止无功发生器静止无功发生器的额定无功量及双馈异步风力发电机双馈异步风力发电机的额定无功量，将所述待补偿无功量分配给双馈异步风力发电机和静止无功发生器，包括：
如果所述待补偿无功量小于或等于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则将所述待补偿无功量全部分配给所述静止无功发生器；
如果所述待补偿无功量大于第一系数倍的所述静止无功发生器的额定无功量，则判断第一剩余无功量是否小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量；
如果所述第一剩余无功量小于或等于所述双馈异步风力发电机的额定无功量，则将第二系数倍的待补偿无功量分配给所述静止无功发生器，将所述第一剩余无功量分配给所述双馈异步风力发电机；所述第一剩余无功量是所述待补偿无功量和第二系数倍下所述静止无功发生器的额定无功量的差值；以及，根据分配好的无功量，控制所述双馈异步风力发电机和所述静止无功发生器发出相应无功量；
所述双馈异步风力发电机，用于根据分配好的无功量，发出相应无功量；
所述静止无功发生器，用于根据分配好的无功量，发出相应无功量。
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