CN112952893B - 风电机组的无功功率控制方法、装置以及风电场 - Google Patents

风电机组的无功功率控制方法、装置以及风电场 Download PDF

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Abstract

提供一种风电机组的无功功率控制方法、装置以及风电场。风电机组的无功功率控制方法包括：响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据；基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。

Description

风电机组的无功功率控制方法、装置以及风电场
技术领域
本公开涉及风力发电技术领域。更具体地，本公开涉及一种风电机组的无功功率控制方法、装置以及风电场。
背景技术
与传统集中式无功补偿设备不同，风机和光伏等新能源发电设备的系统接入点均不在变电站内部，集中式无功补偿设备往往直接挂接在变电站母线低压侧，而风机和光伏逆变器的接入点往往均远离低压母线，尤其是风电机组，受地形和气候的影响，往往一条集电线路长达十几公里甚至几十公里以上，而风电机组的机位则散落在不同的位置，因此风电机组受线路参数、有功、无功潮流的影响，机组的机端电压变化范围较大。其中无功潮流的影响对机端的电压影响尤为严重，风电机组标称的功率因数正常在正负0.95功率因数范围内，而机组的正常运行机端电压为0.9p.u.～1.1p.u.，但机组在无功出力的影响下，机端电压会有较大范围的波动，因此可能机组在还未达到0.95功率因数时，机组端电压已达到风电机组的高低穿预定值，导致机组报出高低穿故障，这不仅不利于机组的稳定运行，如果出现大面积的高低穿故障还会给系统带来冲击，同时也会给业主带来不必要的经济损失。
而目前的新能源无功控制方法，对于风电机组单机的无功控制和使用，统一由站内AVC(Automatic Voltage Control)控制系统或风机群控制器统一调配，对风电机组单机的无功能力只对其无功能力上下限进行了考量，并未考虑到风机处于系统末端在接收无功指令，及指令执行的过程中是否会使风机由于无功出力问题影响稳定运行，因此由于无功分配导致的机组报故障问题时有发生。
发明内容
本公开的示例性实施例在于提供一种风电机组的无功功率控制方法、装置以及风电场，以在保证风电机组的无功能力得到最大化使用的同时，使风电机组避免由于电压过高和过低报出故障，保证风机上送给风机群无功调压系统的单机能力在此安全阈值范围内，保证机组接收到的无功设定值可顺利执行并不影响机组的安全稳定运行。
根据本公开的示例性实施例，提供一种风电机组的无功功率控制方法，包括：响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，其中，所述风机群无功指令包括当前时刻的单机指令无功值；基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
可选地，所述安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响。
可选地，风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值的获取步骤为：基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
可选地，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力的步骤可包括：基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
可选地，各个风机单机在当前时刻的运行数据还可包括各个风机单机在当前时刻的网侧三相电流值。
可选地，基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力的步骤可包括：根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力；基于各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力，分别确定各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响的安全约束条件；基于计算出的各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力以及确定的各个风机单机在当前时刻的实发无功值对实发有功值、电压和电流的影响的安全约束条件，计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力。
可选地，根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力的步骤可包括：根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在当前时刻的可增容性无功值和可减感性无功值；根据各个风机单机在当前时刻的实发无功值、可增容性无功值、可减感性无功值，分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力。
可选地，分别确定各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响的安全约束条件的步骤可包括：计算基于各个风机单机在当前时刻的实发有功值的第一无功能力边界、基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值的第二无功能力边界、基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电流值的第三无功能力边界。
根据本公开的示例性实施例，提供一种风电机组的无功功率控制装置，包括：数据采集单元，被配置为响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，其中，所述风机群无功指令包括当前时刻的单机指令无功值；无功能力确定单元，被配置为基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；偏差值计算单元，被配置为根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；和指令更新单元，被配置为根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
根据本公开的示例性实施例，提供一种风电场，包括：风机群，包括连接至汇集线路的至少一台风力发电机组；无功补偿装置，为风电场提供无功补偿；数据采集器，用于采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，所述运行数据至少包括实发无功值、网侧三相电压值、实发有功值；无功控制系统，与所述至少一台风力发电机组、所述无功补偿装置、所述数据采集器通信连接，其中，所述无功控制系统可被配置为：基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
可选地，所述安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响。
可选地，所述无功控制系统被配置为：基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
可选地，所述无功控制系统被配置为：基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
可选地，所述无功控制系统为AVC控制设备、VMP管理设备或者风机群控制设备。
可选地，所述无功补偿装置包括静态无功补偿装置SVC和/或静态无功发生装置SVG；所述数据采集器包括电压互感器PT和/或电流互感器。
根据本公开的示例性实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法。
根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法及装置，基于风机无功能力自适应评估，主要用于风电场无功调过程中对风机的运行无功能力进行正确评估，并基于此对风机的无功出力进行合理分配，在不超过风电机组的实时最大容性无功能力和实时最大感性无功的前提下，使风机单机和风机群整体无功出力满足控制指令要求，以满足无功控制精度，并使风电机组避免由于无功出力变化而进入故障状态，从而在保证风电机组的无功能力得到最大化使用的同时，使风电机组避免由于电压过高和过低报出故障，保证风机上送给风机群无功调压系统的单机能力在此安全阈值范围内，保证机组接收到的无功设定值可顺利执行并不影响机组的安全稳定运行。
将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本公开示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法的流程图；
图2示出现有技术中的网侧三相电压曲线图；
图3示出根据本公开的示例性实施例的网侧三相电压曲线图；
图4示出现有技术中的单机指令无功曲线图；
图5示出根据本公开的示例性实施例的单机指令无功曲线图；
图6示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法的流程图；
图7示出根据本公开示例性实施例的风电机组的无功功率控制装置的框图；
图8示出根据本公开示例性实施例的风电场的拓扑结构示意图；
图9示出根据本公开示例性实施例的风电场控制系统的整体无功控制逻辑的示意图；和
图10示出根据本公开示例性实施例的计算装置的示意图。
具体实施方式
现将详细参照本公开的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本公开。
在本公开的示例性实施例中，无功电压控制(Automatic Voltage Control，简称AVC)设备是指电力系统中无功电压控制的设备或系统。系统阻抗是指从电源接入点往电源侧看呈现出的阻抗叫电力系统的阻抗，即电源的内阻。静止无功发生器(Static VarGenerator，简称SVG)是由并联接入系统的电压源换流器构成的，其输出的容性或感性无功电流连续可调且在可运行系统电压范围内与系统电压无关。静止无功补偿器(Static VarCompensator，简称SVC)是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成的，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制，因此其输出的无功与电压有关。
本公开依托于AVC控制系统或风机群控制器，所述AVC控制系统指站控层AVC系统，集中对站内集中式无功补偿设备(SVG/SVC/无源滤波补偿装置FC等)和风电机组进行无功综合控制，所述风机群控制器指站控层AVC系统的受控子模块，主要接收站控层AVC系统的无功指令并根据风机无功能力向风机单机下发无功指令。系统均由无功电压控制模块、通信服务器、交换机等主要模块构成。
传统的无功控制算法多侧重于控制的准确性和无功分配的协调上，这对于传统的集中式无功补偿设备没有太大影响，但对于风电场而言，由于整体布局的特殊性，使风机远离升压站，导致风机端电压受无功影响较为敏感，这对于仅基于风机无功能力的无功分配，而不考虑无功变化增量对机端的电压影响的传统控制策略往往具有很大的局限性。
现有的无功功率控制方法在进行无功控制尤其是无功分配时，仅考虑风机当前上送的无功能力，并根据此能力进行无功分配，而实际上风机端上送的无功能力是按照GB/T19963标准中规定的0.95功率因数设定的。或者，仅考虑到了机组的PQ曲线限制，而实际上风机侧的无功不仅仅受限于PQ曲线的静态限制影响，无功对机组的机端电压更具影响性，随系统运行状态的不同，无功增加和减少的幅度会对机端电压产生不同程度的影响，使风机前一时刻还在GB/T19963标准中要求的0.9p.u.～1.0p.u.范围内,而下一刻由于无功出力的影响，使机组机端电压超过这一安全范围而进入了故障状态，机端电压随容性无功出力的增加而升高，随感性无功出力的增加而减小，而系统中存在这样的运行工况，如当机端电压较高时由于系统电压控制的需要进一步增加风机的容性无功输出以抬高场站母线电压，此时风机将有很大概率报出电压高故障或进入高电压穿越状态，同时系统也存在当机端电压较低由于系统电压控制需要进一步增加风机的感性无功输出以降低场站母线电压，此时风机将有很大概率报出低电压故障或进入低电压穿越状态。
目前现有的风电机组无功控制方案，均按机组的最大无功能力限值来对机组进行无功控制，此无功限值不具有可调节性，且并未考虑风机自身无功出力对机端电压的影响，有可能出现的问题包括：
1、风机由于执行无功指令，而此指令值按风机固定无功上下限进行下发，导致机组报出网侧电压高，网侧电压低故障，甚至导致机组进入高低穿故障穿越状态；
2、机组考虑机端电压情况，但并未根据系统情况对风机的实时无功能力进行有效调节和评估，导致机组优先触发保护使机组无功发不到位，影响全站无功调节精度。
为解决风电场机组在场级无功控制中风机由于无功出力的变化导致的机组可能由正常运行状态进入故障运行状态的问题，本公开对风机的无功变化相关的随变量进行了综合分析，包括无功出力对有功出力的影响P(Q)、无功出力对电压的影响V(Q)、无功出力对电流的影响I(Q)。即，结合风电机组的PQ曲线、PV曲线、额定容量Sn、风机电压安全运行边界Vmax,Vmin，电流安全运行边界Imax，并实时对系统的阻抗Xs进行在线计算，同时对机组的实测无功Pmeas、机端三相电压Uameas、Ubmeas、Ucmeas、三相电流Iameas、Ibmeas、Icmeas进行采集，并通过快速通信协议进行通信，基于系统阻抗计算值和实时采集量对机组在当前运行工况下的下一时刻的无功能力进行计算评估得到机组的最大容性无功能力Qmax和最小感性无功能力Qmin，基于预测无功能力并结合当前风机群的无功控制偏差量△Qsum，对单台机组的无功出力进行合理分配，满足单台机组新增无功出力△Qi后，机组的无功变化满足P(Q)，V(Q)，I(Q)，以及Vmax,Vmin等安全约束条件。实时对机组的无功能力进行预测，保证了下一控制周期的无功指令值风机能够完全执行到位，而不会由于风机进入限制区间或非正常运行状态而影响实际的无功出力，而导致风电机组无功调整不到位，进一步的保证了风机群或AVC系统的无功控制精确度和稳定性。
图1示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法的流程图。所述无功功率控制方法可适用于风机群无功控制器、站控层AVC设备。在图1中以风机群控制器为例进行说明。
参照图1，在步骤S101，响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据。这里，风机群无功指令可包括各个风机单机的单机无功指令，每个单机无功指令可包括当前时刻的相应风机单机的单机指令无功值，运行数据可至少包括实发无功值、网侧三相电压值、实发有功值。此外，运行数据还可包括网侧三相电流值。
具体来说，风机群控制器首先接收站控层AVC系统下发的风机群无功指令，然后响应于风机群无功指令，采集层采集风机单机的无功实发值Qmeas、网侧三相电压Vameas、Vbmeas、Vcmeas、网侧三相电流Iameas、Ibmeas、Icmeas、风机实发有功值Pmeas等，并将采集的数据传送至控制器。
在步骤S102，基于各个风机单机在当前时刻的运行数据，确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
在本公开的示例性实施例中，在基于各个风机单机在当前时刻的运行数据，确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值时，可基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值来确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
在本公开的示例性实施例中，在基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值时，可首先针对每个风机单机确定是否需要过压处理或欠压处理，然后当该任意一个风机单机的网侧三相电压值中有任意相电压超出电压安全范围时，确定需要过压处理或欠压处理；当各个风机单机均不需要过压处理或欠压处理时，根据各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值以及各个风机单机在上一时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。在确定是否需要过压处理或欠压处理时，可首先针对任意一个风机单机，根据所述任意一个风机单机的网侧三相电压值计算所述任意一个风机单机的三相电压最大值和三相电压最小值，然后根据所述任意一个风机单机的三相电压最大值和三相电压最小值判断所述任意一个风机单机的网侧三相电压值是否处于电压安全范围内。
具体来说，针对任意一个风机单机，在确定是否需要过压处理或欠压处理时，可首先计算三相电压最大值Vmax＝min(Vameas、Vbmeas、Vcmeas)、三相电压最小值Vmin＝min(Vameas、Vbmeas、Vcmeas)，然后将三相电压最大值Vmax与电压安全上限边界VcapBundary进行比较，将三相电压最小值Vmin与电压安全下限边界VindBundary进行比较，如果三相电压最大值Vmax小于电压安全上限边界并且三相电压最小值Vmin大于电压安全下限边界，则确定所述任意一个风机单机的网侧三相电压值处于电压安全范围[VindBundary,VcapBundary]内，并且确定步需要过压处理或欠压处理，否则确定所述任意一个风机单机的网侧三相电压值中至少一相电压超出电压安全范围[VindBundary,VcapBundary]，并且确定需要过压处理或欠压处理。这里，VindBundary和VcapBundary的值的选取可参考电压安全稳定运行区间，工程经验值为1.09p.u.和0.91p.u.，本公开对此不进行限定。
在本公开的示例性实施例中，在根据各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值以及各个风机单机在上一时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值时，可首先根据各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值以及各个风机单机在上一时刻的网侧三相电压值和实发无功值，计算风机并网点在当前时刻的系统阻抗计算值，然后将当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值进行比较，当当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值的偏差不超出预定偏差范围时，将当前时刻的系统阻抗计算值确定为当前时刻的系统阻抗评估值；当当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值的偏差超出偏差范围时，将系统阻抗平均值确定为当前时刻的系统阻抗评估值。
具体来说，可根据公式
Figure GDA0003739043870000091
计算风机并网点在当前时刻的系统阻抗计算值。这里，V-，Q-分别为前一次(即，在上一时刻)计算系统阻抗时的机端电压和风机送出的总无功；V+，Q+分别为本次(即，在当前时刻)计算系统阻抗时的风机端电压和风机送出的总无功。
具体来说，为避免由于电网系统波动导致的风机并网点的系统阻抗计算存在较大误差，当前时刻的系统阻抗计算值需与系统阻抗平均值进行比较，如果当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值的偏差不超过偏差阈值δ，则当前时刻的系统阻抗计算值有效，将当前时刻的系统阻抗计算值存入系统阻抗历史数据缓冲区，以待下次进行系统阻抗计算时使用。这里，系统阻抗历史数据缓冲区的大小可由定值N设定，N值不小于10。如果当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值的偏差超过δ，则说明当前时刻的系统阻抗计算值为非有效值，则使当前时刻的系统阻抗评估值等于系统阻抗平均值。偏差范围δ与电网系统和风机位置有关，针对风机位置不同可设定不同值，工程应用中可采用经验值10Ω，本公开对此不进行限定。
具体来说，偏差范围δ与风机并网点的风机系统阻抗值的大小有关，在风机并网点的系统阻抗值较大的情况下偏差范围可取较大值，在风机并网点的系统阻抗值较小的情况下偏差范围可取较小值。而风机并网点的系统阻抗值的大小与电网系统和风机位置有关，具体而言与风电场场站系统阻抗、风电场升压站主变压器、主变低压母线至风机箱变线路长度、箱变的电气参数有关。电场场站系统阻抗越大，风机并网点的系统阻抗越大；风机距场站低压母线距离越长，风机并网点的系统阻抗越大；箱变、主变漏抗越大，风机并网点的系统阻抗越大；反之，风机并网点的系统阻抗越小。在工程应用中可采用经验值或根据以上相关项进行计算来设定偏差范围δ，本公开对此不进行限定。
在步骤S103，基于系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
其中，安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响。
在本公开的示例性实施例中，在确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力时，可首先基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力，然后根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
具体来说，可根据公式
Figure GDA0003739043870000111
和
Figure GDA0003739043870000112
分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力Qcapmax和最小感性无功能力Qindmin。这里，最大容性无功能力Qcapmax表示当前系统条件下计算得出的风机在不超过电压安全上限的前提下的最大可增无功能力，最小感性无功能力Qindmin表示当前系统条件下计算得出的风机在不超过电压安全下限的前提下的最大可减无功能力，VcapBundary为风电机组电压安全上限边界，可根据系统实际运行情况进行整定，VindBundary为风电机组电压安全下限边界，可根据系统实际运行情况进行整定，X为当前系统运行工况下的风机端系统阻抗值，Q+为当前风机实发无功值，V+为风机当前端电压值。
在本公开的示例性实施例中，各个风机单机在当前时刻的运行数据还包括各个风机单机在当前时刻的网侧三相电流值。在基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力时，可首先根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力，然后基于各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力，分别确定各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响的安全约束条件，之后基于计算出的各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力以及确定的各个风机单机在当前时刻的实发无功值对实发有功值、电压和电流的影响的安全约束条件，计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力。
在本公开的示例性实施例中，在根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力时，可首先根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在当前时刻的可增容性无功值和可减感性无功值，然后根据各个风机单机在当前时刻的实发无功值、可增容性无功值、可减感性无功值，分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力。
在本公开的示例性实施例中，在分别确定各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响的安全约束条件时，可计算基于各个风机单机在当前时刻的实发有功值的第一无功能力边界[Qpmin,Qpmax]、基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值的第二无功能力边界[Qvmin,Qvmax]、基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电流值的第三无功能力边界[Qimax,Qimin]。
具体来说，可根据公式Qjmax＝min(Qpmax,Qvmax,Qimax,Qcapmax),Qjmin＝(Qpmin,Qvmin,Qimin,Qindmin)分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力Qjmax和最大实时感性无功能力Qjmin。
具体来说，可根据公式
Figure GDA0003739043870000121
和
Figure GDA0003739043870000122
分别计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力Qcapsum和总最小感性无功能力Qincsum。
在步骤S104，根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值。
在本公开的示例性实施例中，当前时刻的风机群无功指令偏差值可在采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据之后的任意时刻进行计算，本公开对此不进行限定。
具体来说，当前时刻的风机群无功指令偏差值△Qsum可以为当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值Qsumcmd和实发无功值Qsummeas值之差，即△Qsum＝Qsumcmd–Qsummeas。
在步骤S105，根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
具体来说，可根据机群无功指令偏差值△Qsum与机群的总容性无功能力Qcapsum、总感性无功能力Qincsum、风机群实发无功Qsummeas，对单机无功指令进行更新，具体更新可按风机无功容量进行平均分配，也可按风机无功裕量进行分配，本公开对此不进行限定。
图2示出现有技术中的网侧三相电压曲线图。图3示出根据本公开的示例性实施例的网侧三相电压曲线图。图4示出现有技术中的单机指令无功曲线图。图5示出根据本公开的示例性实施例的单机指令无功曲线图。
在现有技术中，控制器按风机静态无功能力进行无功控制，虽然风机当时具有相应的最大无功能力，同时也按指令进行无功输出，但最终导致的结果是机组由于无功出力过低而导致风电机组报出低压电故障，图2和图4中的0时刻为故障时刻。在本公开的示例性实施例中，由于采用快速通信，并根据系统时实情况更新风机实时无功能力，因而在风机机端电压持续较低时，无功分配充分考虑到了风机的无功变化量可能对风机端电压及其它限制条件的影响，因而在满足无功控制条件的同时，有效的避免了风机报出机端电压故障。将图2和图3对比可见，根据本公开的示例性实施例的网侧三相电压平稳。将图4和图5对比可见，根据本公开的示例性实施例的单机指令无功值平稳。
图6示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法的流程图。
参照图6，在步骤S601，响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据。这里，风机群无功指令可包括各个风机单机的单机无功指令，每个单机无功指令可包括当前时刻的相应风机单机的单机指令无功值，运行数据可至少包括实发无功值、网侧三相电压值、实发有功值。此外，运行数据还可包括网侧三相电流值。
在步骤S602，针对任意一个风机单机，根据所述任意一个风机单机的网侧三相电压值计算所述任意一个风机单机的三相电压最大值和三相电压最小值。
在步骤S603，根据所述任意一个风机单机的三相电压最大值和三相电压最小值判断所述任意一个风机单机的网侧三相电压值是否处于电压安全范围内，是则执行步骤S604，否则执行步骤S605。
在步骤S604，当所述任意一个风机单机的网侧三相电压值中有任意相电压超出电压安全范围时，进行过压处理或欠压处理。
在步骤S605，当各个风机单机均不需要过压处理或欠压处理时，根据各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值以及各个风机单机在上一时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
在步骤S606，根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在当前时刻的可增容性无功值和可减感性无功值。
在步骤S607，根据各个风机单机在当前时刻的实发无功值、可增容性无功值、可减感性无功值，分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力。
在步骤S608，基于各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力，分别确定各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响的安全约束条件。
在步骤S609，基于计算出的各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力以及确定的各个风机单机在当前时刻的实发无功值对实发有功值、电压和电流的影响的安全约束条件，计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力。
在步骤S610，根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
在步骤S611，根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值。
在步骤S612，根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
以上已经结合图1至图6对根据本公开示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法进行了描述。在下文中，将参照图7对根据本公开示例性实施例的风电机组的无功功率控制装置及其单元进行描述。
图7示出根据本公开示例性实施例的风电机组的无功功率控制装置的框图。
参照图7，风电机组的无功功率控制装置包括数据采集单元71、阻抗确定单元72、无功能力确定单元73、偏差值计算单元74和指令更新单元75。
数据采集单元71被配置为响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，其中，所述风机群无功指令包括各个风机单机的单机无功指令，每个单机无功指令包括当前时刻的相应风机单机的单机指令无功值，所述运行数据至少包括实发无功值、网侧三相电压值、实发有功值。
阻抗确定单元72被配置为基于各个风机单机在当前时刻的运行数据，确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
在本公开的示例性实施例中，阻抗确定单元72可被配置为：基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
在本公开的示例性实施例中，阻抗确定单元72还可被配置为：针对每个风机单机，确定是否需要过压处理或欠压处理；当该任意一个风机单机的网侧三相电压值中有任意相电压超出电压安全范围时，确定需要过压处理或欠压处理；当各个风机单机均不需要过压处理或欠压处理时，根据各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值以及各个风机单机在上一时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
在本公开的示例性实施例中，阻抗确定单元72还可被配置为：针对任意一个风机单机，根据所述任意一个风机单机的网侧三相电压值计算所述任意一个风机单机的三相电压最大值和三相电压最小值；根据所述任意一个风机单机的三相电压最大值和三相电压最小值判断所述任意一个风机单机的网侧三相电压值是否处于电压安全范围内。
在本公开的示例性实施例中，阻抗确定单元72还可被配置为：根据各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值以及各个风机单机在上一时刻的网侧三相电压值和实发无功值，计算风机并网点在当前时刻的系统阻抗计算值；将当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值进行比较；当当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值的偏差不超出预定偏差范围时，将当前时刻的系统阻抗计算值确定为当前时刻的系统阻抗评估值；当当前时刻的系统阻抗计算值与系统阻抗平均值的偏差超出偏差范围时，将系统阻抗平均值确定为当前时刻的系统阻抗评估值。
无功能力确定单元73被配置为基于系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
在本公开的示例性实施例中，无功能力确定单元73可被配置为：基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
在本公开的示例性实施例中，各个风机单机在当前时刻的运行数据还包括各个风机单机在当前时刻的网侧三相电流值。在本公开的示例性实施例中，无功能力确定单元73可被配置为：根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力；基于各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力，分别确定各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响的安全约束条件；基于计算出的各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力以及确定的各个风机单机在当前时刻的实发无功值对实发有功值、电压和电流的影响的安全约束条件，计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力。
在本公开的示例性实施例中，无功能力确定单元73可被配置为：根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在当前时刻的可增容性无功值和可减感性无功值；根据各个风机单机在当前时刻的实发无功值、可增容性无功值、可减感性无功值，分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力。
在本公开的示例性实施例中，无功能力确定单元73可被配置为：计算基于各个风机单机在当前时刻的实发有功值的第一无功能力边界、基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值的第二无功能力边界、基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电流值的第三无功能力边界。
偏差值计算单元74被配置为根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值。
指令更新单元75被配置为根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
图8示出根据本公开示例性实施例的风电场的拓扑结构示意图。
如图8所示，风电场包括：风机群，包括连接至汇集线路的至少一台风力发电机组84；无功补偿装置85，为风电场提供无功补偿；数据采集器86，用于采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，所述运行数据至少包括实发无功值、网侧三相电压值、实发有功值；和无功控制系统，与所述至少一台风力发电机组、所述无功补偿装置、所述数据采集器通信连接。其中，所述无功控制系统被配置为：基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。其中，所述安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响。
在本公开的示例性实施例中，所述无功控制系统被配置为：基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
在本公开的示例性实施例中，所述无功控制系统还被配置为：基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
在一个示例中，如图8所示，无功控制系统可以为VMP管理设备87。VMP管理设备87与无功功率管理平台(VMP)工作站83、至少一台风力发电机组84、无功补偿装置85和数据采集器86通信连接。
在一个示例中，如图8所示，无功控制系统可以为AVC控制设备81。无功电压控制(AVC)设备81，用于下发调度指令，实现电网调度功能。远动设备82，用于完成遥测、遥信、遥控和遥调功能。所述AVC设备81与所述远动设备82连接。
具体来说，AVC设备81可被设置在电网公司，VMP工作站83可被设置在风力发电场。
在一个示例中，无功控制系统还可以为风机群控制设备。
在本公开的示例性实施例中，所述VMP管理设备87还用于对采集的数据进行分析、计算和管理，从而实现无功功率控制管理。
在本公开的示例性实施例中，所述VMP管理设备87通过远动设备与AVC设备通信地连接。
具体来说，VMP管理设备87可以实现跟所述至少一台风力发电机组84、无功补偿装置85等可调控无功设备之间双向信息互动。具体的，VMP管理设备87可以通过安装VMP系统实现上述信息互动。其中，VMP系统可以提供多种通讯协议以适应于不同的调度构架。
图9示出根据本公开示例性实施例的风电场控制系统的整体无功控制逻辑的示意图。
参照图9，整体无功控制逻辑的整体实现主要包括3个组成部分：控制器、通信层和采集层。
控制器是无功电压控制策略的核心部分，其具体实现可以是变电站站控层AVC系统，也可以是风机群控制器，控制器部分还包括前置端人机交互控制平台、数据管理平台和数据库。
通信层是影响算法的主要影响因素，由于本算法基于当前系统电气参数对后续控制和限制因素进行预测，并根据预测量进行调节，因此需要通信层在保证快速性的同时，还要保证系统的稳定性，稳定是前提、快速是关键。虽然目前通用的通信规约有多种，但考虑实时快速性的要求，建议的通信协议为OPC UA或PROFINET。
采集层要求对风机单机的有功、无功三相电压、三相电流进行实时快速采集，并通过通信层传输至控制器，采用基于风机无功能力自适应算法的计算方式，对风机的无功能力的实际出力进行实时调整，再将调整后的无功指令快速下发至风机。
此外，根据本公开的示例性实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法。
在本公开的示例性实施例中，所述计算机可读存储介质可承载有一个或者多个程序，当所述计算机程序被执行时可实现以下步骤：响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，其中，所述风机群无功指令包括当前时刻的单机指令无功值；基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；根据当前时刻的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储计算机程序的有形介质，该计算机程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以包含在任意装置中；也可以单独存在，而未装配入该装置中。
以上已经结合图7至图9对根据本公开示例性实施例的风电机组的无功功率控制装置、风电场进行了描述。接下来，结合图10对根据本公开的示例性实施例的计算装置进行描述。
图10示出根据本公开示例性实施例的计算装置的示意图。
参照图10，根据本公开示例性实施例的计算装置10，包括存储器101和处理器102，所述存储器101上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器102执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法。
在本公开的示例性实施例中，当所述计算机程序被处理器102执行时，可实现以下步骤：响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，其中，所述风机群无功指令包括当前时刻的单机指令无功值；基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；根据当前时刻的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制。
图10示出的计算装置仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
以上已参照图1至图10描述了根据本公开示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法、装置以及风电场。然而，应该理解的是：图7中所示的风电机组的无功功率控制装置及其单元可分别被配置为执行特定功能的软件、硬件、固件或上述项的任意组合，图10中所示的计算装置并不限于包括以上示出的组件，而是可根据需要增加或删除一些组件，并且以上组件也可被组合。
根据本公开的示例性实施例的风电机组的无功功率控制方法及装置，基于风机无功能力自适应评估，主要用于风电场无功调过程中对风机的运行无功能力进行正确评估，并基于此对风机的无功出力进行合理分配，在不超过风电机组的实时最大容性无功能力和实时最大感性无功的前提下，使风机单机和风机群整体无功出力满足控制指令要求，以满足无功控制精度，并使风电机组避免由于无功出力变化而进入故障状态，从而在保证风电机组的无功能力得到最大化使用的同时，使风电机组避免由于电压过高和过低报出故障，保证风机上送给风机群无功调压系统的单机能力在此安全阈值范围内，保证机组接收到的无功设定值可顺利执行并不影响机组的安全稳定运行。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本公开，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (11)

1.一种风电机组的无功功率控制方法，其特征在于，包括：
响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，其中，所述风机群无功指令包括当前时刻的单机指令无功值；
基于各个风机单机在当前时刻的运行数据中的网侧三相电压值和实发无功值，确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值；
基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；
根据当前时刻的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；
根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制，
其中，所述安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响，
其中，所述确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力的步骤包括：
基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；
根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力，计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个风机单机在当前时刻的运行数据还包括各个风机单机在当前时刻的网侧三相电流值，
其中，基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力的步骤包括：
根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力；
基于各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力，分别确定各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响的安全约束条件；
基于计算出的各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力以及确定的各个风机单机在当前时刻的实发无功值对实发有功值、电压和电流的影响的安全约束条件，计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力的步骤包括：
根据当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在当前时刻的可增容性无功值和可减感性无功值；
根据各个风机单机在当前时刻的实发无功值、可增容性无功值、可减感性无功值，分别计算各个风机单机在当前时刻的最大实时容性无功能力和最大实时感性无功能力。
4.一种风电机组的无功功率控制装置，其特征在于，包括：
数据采集单元，被配置为响应于风机群无功指令，采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，其中，所述风机群无功指令包括当前时刻的单机指令无功值；
阻抗确定单元，被配置为基于各个风机单机在当前时刻的运行数据中的网侧三相电压值和实发无功值，确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值；
无功能力确定单元，被配置为基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；
偏差值计算单元，被配置为根据当前时刻的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；和
指令更新单元，被配置为根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制，
其中，所述安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响，
其中，无功能力确定单元被配置为：基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力，计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
5.一种风电场，其特征在于，包括：
风机群，包括连接至汇集线路的至少一台风力发电机组；
无功补偿装置，用于为风电场提供无功补偿；
数据采集器，用于采集风机群中的各个风机单机在当前时刻的运行数据，所述运行数据至少包括实发无功值、网侧三相电压值、实发有功值；和
无功控制系统，与所述至少一台风力发电机组、所述无功补偿装置、所述数据采集器通信连接，其中，所述无功控制系统被配置为：
基于各个风机单机在当前时刻的运行数据中的网侧三相电压值和实发无功值，确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值；
基于风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的运行数据以及电压安全范围的边界，确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力；
根据当前时刻的各个风机单机的单机指令无功值和各个风机单机在当前时刻的运行数据，计算当前时刻的风机群无功指令偏差值；
根据当前时刻的风机群无功指令偏差值与风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力、各个风机单机在当前时刻的运行数据，对风机群无功指令进行更新，以根据更新后的风机群无功指令对风机群中的各个风机单机进行无功功率控制，
其中，所述安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响，
其中，所述无功控制系统在确定风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力时：基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界，分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力，计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
6.根据权利要求5所述的风电场，其特征在于，所述安全约束条件包括风机群内各个风机单机在当前时刻的实发无功值分别对实发有功值、网侧三相电压值和网侧三相电流值的影响。
7.根据权利要求5所述的风电场，其特征在于，所述无功控制系统被配置为：
基于各个风机单机在当前时刻的网侧三相电压值和实发无功值确定风机并网点在当前时刻的系统阻抗评估值。
8.根据权利要求5所述的风电场，其特征在于，所述无功控制系统被配置为：
基于当前时刻的系统阻抗评估值、各个风机单机在当前时刻的实发无功值、网侧三相电压值以及电压安全范围的边界分别计算各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力；
根据各个风机单机在下一时刻的满足安全约束条件的最大容性无功能力和最小感性无功能力计算风机群在下一时刻的满足安全约束条件的总最大容性无功能力和总最小感性无功能力。
9.根据权利要求5所述的风电场，其特征在于，所述无功控制系统为无功电压控制设备、无功功率管理设备。
10.根据权利要求5所述的风电场，其特征在于，
所述无功补偿装置包括静态无功补偿装置SVC和/或静态无功发生装置SVG；
所述数据采集器包括电压互感器PT和/或电流互感器。
11.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至3中任一项所述的风电机组的无功功率控制方法。
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