CN113364061A - 风电场交流系统无功功率调制方法、装置、终端及介质 - Google Patents

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朱益华
罗超
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Abstract

本申请公开了一种风电场交流系统无功功率调制方法、装置、终端及介质，本申请利用其直驱型风力机组有功、无功功率解耦控制的特性，不用增加动态无功补偿装置等硬件设备，节约建设用地，降低了风电场交流系统的建设成本，同时，根据风电场并网点交流母线的电压偏差值计算需补偿的无功功率，并使直驱型风电场内的直驱型风力机组增加对应的无功功率输出，可抑制风电场并网点交流母线的电压偏差值，增强了直驱型风电场运行的可靠性与稳定性，解决了现有的风电场交流系统的动态无功补偿依靠加装动态无功补偿装置的方式，导致风电场交流系统建设成本升高的技术问题。

Description

风电场交流系统无功功率调制方法、装置、终端及介质
技术领域
本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电场交流系统无功功率调制方法、装置、终端及介质。
背景技术
近年来，采用直驱型风力发电机的风电场并入电网的数量越来越多，直驱型风力发电机的有功功率和无功功率完全解耦，可以通过调节逆变装置的控制信号可以改变风电场输出的有功功率和无功功率。直驱型风电场可以通过对并网点的电压偏差值检测，提供动态无功支撑，进而可以维持并网点电压的稳定。
目前对交流系统进行动态无功补偿的方法多是加装动态无功补偿装置(SVG)，它能够发出或吸收无功功率，并且其输出可以变化以控制电力系统中的特定参数。具有调节连续、谐波小、损耗低、运行范围宽、可靠性高、调节速度快等优点，但同时SVG建设成本高，需额外增加建设用地的问题。
发明内容
本申请提供了一种风电场交流系统无功功率调制方法、装置、终端及存储介质，用于解决现有的风电场交流系统的动态无功补偿依靠加装动态无功补偿装置的方式，导致风电场交流系统建设成本升高的技术问题。
本申请第一方面提供了一种风电场交流系统无功功率调制方法，包括：
采集风电场与交流母线并网点的三相电压值，根据所述三相电压值与三相电压额定值之差，得到电压偏差值；
根据所述电压偏差值计算无功功率补偿量；
获取风电场中的风力机组的可调无功功率容量；
根据所述可调无功功率容量，对所述无功功率补偿量进行分配，得到各个所述风力机组的无功功率调整量；
将所述无功功率调整量发送给所述风力机组，以使得所述风力机组按照所述无功功率调整量进行无功功率输出控制。
优选地，根据所述可调无功功率容量，对所述无功功率补偿量进行分配，得到各个所述风力机组的无功功率调整量具体包括：
根据各个所述可调无功功率容量的大小，对所述无功功率补偿量进行等比例分配，得到各个风力机组对应的无功功率调整量。
优选地，风力机组控制无功功率输出的方式具体包括：
所述风力机组对接收到的所述无功功率调整量进行PI运算，得到第一电流参考值，根据所述第一电流参考值计算电压调制波信号，将所述电压调制波信号传送给所述风力机组对应的逆变器，使得所述逆变器按照所述电压调制波信号触发相应的开关动作。
本申请第二方面提供了一种风力机组无功功率调制装置，包括
电压偏差值计算单元，用于采集风电场与交流母线并网点的三相电压值，根据所述三相电压值与三相电压额定值之差，得到电压偏差值；
无功功率补偿量计算单元，用于根据所述电压偏差值计算无功功率补偿量；
可调无功功率容量获取单元，用于获取风电场中的风力机组的可调无功功率容量；
无功功率调整量分配单元，用于根据所述可调无功功率容量，对所述无功功率补偿量进行分配，得到无功功率调整量；
无功功率输出控制单元，用于将所述无功功率调整量发送给所述风力机组，以使得所述风力机组按照所述无功功率调整量进行无功功率输出控制。
优选地，所述无功功率调整量分配单元具体用于：
根据各个所述可调无功功率容量的大小，对所述无功功率补偿量进行等比例分配，得到各个风力机组对应的无功功率调整量。
优选地，风力机组控制无功功率输出的方式具体包括：
所述风力机组对接收到的所述无功功率调整量进行PI运算，得到第一电流参考值，根据所述第一电流参考值计算电压调制波信号，将所述电压调制波信号传送给所述风力机组对应的逆变器，使得所述逆变器按照所述电压调制波信号触发相应的开关动作。
本申请第三方面提供了一种风力机组无功功率调制终端，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码，所述程序代码与如本申请第一方面提供的风电场交流系统无功功率调制方法相对应；
所述处理器用于执行所述程序代码。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中保存有如本申请第一方面提供的风电场交流系统无功功率调制方法相对应的程序代码。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请利用其直驱型风力机组有功、无功功率解耦控制的特性，不用增加动态无功补偿装置等硬件设备，节约建设用地，降低了风电场交流系统的建设成本，同时，根据风电场并网点交流母线的电压偏差值计算需补偿的无功功率，并使直驱型风电场内的直驱型风力机组增加对应的无功功率输出，可抑制风电场并网点交流母线的电压偏差值，增强了直驱型风电场运行的可靠性与稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有的直驱型风电机组的机组结构示意图。
图2为本申请提供的一种风电场交流系统无功功率调制方法的一个实施例的流程示意图。
图3为本申请风电场交流系统无功功率调制方法的逻辑框图。
图4为本申请提供的一种风电场交流系统无功功率调制装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种风电场交流系统无功功率调制方法、装置、终端及存储介质，用于解决现有的风电场交流系统的动态无功补偿依靠加装动态无功补偿装置的方式，导致风电场交流系统建设成本升高的技术问题。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供的风电场交流系统无功功率调制方法，针对于由直驱型风电机组构成的直驱型风电场，其中直驱型风电机组的基本结构如图1所示。直驱型风电机组在运行时，风机不接增速齿轮箱，直接和发电机耦合；发电机的定子为三相绕组或多相绕组，转子为永磁或电励磁结构；定子发出非工频的电能，电压也随转速变化；系统中有整流逆变装置，发电机发出的电压和频率都在变化的交流电经整流逆变后变成恒压恒频的电能输入电网。申请人在研究时发现，由于直驱型风力发电机存在的有功功率和无功功率完全解耦的特点，可以通过调节逆变装置的控制信号可以改变系统输出的有功功率和无功功率，实时满足电网的功率需要。
基于以上的基础，请参阅图1，本申请第一个实施例提供了一种风电场交流系统无功功率调制方法，包括：
步骤101、采集风电场与交流母线并网点的三相电压值，根据三相电压值与三相电压额定值之差，得到电压偏差值。
需要说明的是，根据本申请提供的方法，首先采集风电场与交流母线并网点处的三相电压值Um，根据该三相电压值与三相电压额定值Uref之差，得到电压偏差值，此电压偏差值代表该风电场整体的电压偏差Ux。
步骤102、根据电压偏差值计算无功功率补偿量。
然后紧接着步骤101，通过步骤101获得的电压偏差值，结合上无功功率的计算公式，通过该无功功率的计算公式的计算，得出无功功率，此无功功率即为本申请提及的无功功率补偿量Qtotal，代表了风电场需补偿的无功功率总量。
步骤103、获取风电场中的风力机组的可调无功功率容量。
步骤104、根据可调无功功率容量，对无功功率补偿量进行分配，得到各个风力机组的无功功率调整量。
然后紧接着步骤102，基于步骤102获得的，步骤103和步骤104通过获取风电场中的风力机组的可调无功功率容量，根据这些风力机组的可调无功功率容量分配无功功率调整量(Q1、Q2、Qi…Qn)，其中，Q1+Q2+Qi+…+Qn＝Qtotal；
步骤105、将无功功率调整量发送给风力机组，以使得风力机组按照无功功率调整量进行无功功率输出控制。
最后，发送上述的无功功率调整量给相应的风力机组，使得接收到该无功功率调整量的风力机组按照该无功功率调整量进行无功功率输出控制，实现对直驱型风电场的无功功率输出控制。
本申请实施例利用其直驱型风力机组有功、无功功率解耦控制的特性，不用增加动态无功补偿装置等硬件设备，节约建设用地，降低了风电场交流系统的建设成本，同时，根据风电场并网点交流母线的电压偏差值计算需补偿的无功功率，并使直驱型风电场内的直驱型风力机组增加对应的无功功率输出，可抑制风电场并网点交流母线的电压偏差值，增强了直驱型风电场运行的可靠性与稳定性。
以上为本申请提供的一种风电场交流系统无功功率调制方法的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种风电场交流系统无功功率调制方法的第二个实施例的详细说明。
本申请第二个实施例提供的一种风电场交流系统无功功率调制方法，在上述第一个实施例的基础上，进一步包括：
进一步地，上述的步骤104具体包括：
根据各个可调无功功率容量的大小，对无功功率补偿量进行等比例分配，得到各个风力机组对应的无功功率调整量。
进一步地，风力机组控制无功功率输出的方式具体包括：
风力机组对接收到的无功功率调整量进行PI运算，得到第一电流参考值，根据第一电流参考值计算电压调制波信号，将电压调制波信号传送给风力机组对应的逆变器，使得逆变器按照电压调制波信号触发相应的开关动作。
如图3所示，根据每台风机的可调无功功率容量将Qtotal进行等比例分配，得到每台风机的无功功率调节量(Q1、Q2、Qi…Qn)并发送至相应的风机。Qi经过PI环节计算得出d轴电流参考值isdref，即上述的第一电流参考值；内环电流控制器的输出得到dq轴电压的参考值usdref和usqref经过dq变换后得到Usabcref电压调制波信号，传送给逆变器，触发逆变器开关动作，完成整个控制环作用，每台风机的实际无功功率输出控制在给定值Qi，整个风电场的无功功率输出控制为Qtotal。
以上为本申请提供的一种风电场交流系统无功功率调制方法的第二个实施例的详细说明，下面提供的一种风电场交流系统无功功率调制装置的一个实施例、一种风电场交流系统无功功率调制终端的一个实施例以及一种计算机可读存储介质的详细说明。
请参阅图4，本申请第三个实施例提供了一种风力机组无功功率调制装置，包括
电压偏差值计算单元201，用于采集风电场与交流母线并网点的三相电压值，根据三相电压值与三相电压额定值之差，得到电压偏差值；
无功功率补偿量计算单元202，用于根据电压偏差值计算无功功率补偿量；
可调无功功率容量获取单元203，用于获取风电场中的风力机组的可调无功功率容量；
无功功率调整量分配单元204，用于根据可调无功功率容量，对无功功率补偿量进行分配，得到无功功率调整量；
无功功率输出控制单元205，用于将无功功率调整量发送给风力机组，以使得风力机组按照无功功率调整量进行无功功率输出控制。
进一步地，无功功率调整量分配单元204具体用于：
根据各个可调无功功率容量的大小，对无功功率补偿量进行等比例分配，得到各个风力机组对应的无功功率调整量。
进一步地，风力机组控制无功功率输出的方式具体包括：
风力机组对接收到的无功功率调整量进行PI运算，得到第一电流参考值，根据第一电流参考值计算电压调制波信号，将电压调制波信号传送给风力机组对应的逆变器，使得逆变器按照电压调制波信号触发相应的开关动作。
本申请第四个实施例提供了一种风力机组无功功率调制终端，包括：存储器和处理器；
存储器用于存储程序代码，程序代码与如本申请第一个实施例或第二个实施例提供的风电场交流系统无功功率调制方法相对应；
处理器用于执行程序代码。
本申请第五个实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中保存有如本申请第一个实施例或第二个实施例提供的风电场交流系统无功功率调制方法相对应的程序代码。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种风电场交流系统无功功率调制方法，其特征在于，包括：
采集风电场与交流母线并网点的三相电压值，根据所述三相电压值与三相电压额定值之差，得到电压偏差值；
根据所述电压偏差值计算无功功率补偿量；
获取风电场中的风力机组的可调无功功率容量，所述风力机组具体为直驱型风力机组；
根据所述可调无功功率容量，对所述无功功率补偿量进行分配，得到各个所述风力机组的无功功率调整量；
将所述无功功率调整量发送给所述风力机组，以使得所述风力机组按照所述无功功率调整量进行无功功率输出控制。
2.根据权利要求1所述的一种风电场交流系统无功功率调制方法，其特征在于，根据所述可调无功功率容量，对所述无功功率补偿量进行分配，得到各个所述风力机组的无功功率调整量具体包括：
根据各个所述可调无功功率容量的大小，对所述无功功率补偿量进行等比例分配，得到各个风力机组对应的无功功率调整量。
3.根据权利要求1所述的一种风电场交流系统无功功率调制方法，其特征在于，风力机组控制无功功率输出的方式具体包括：
所述风力机组对接收到的所述无功功率调整量进行PI运算，得到第一电流参考值，根据所述第一电流参考值计算电压调制波信号，将所述电压调制波信号传送给所述风力机组对应的逆变器，使得所述逆变器按照所述电压调制波信号触发相应的开关动作。
4.一种风力机组无功功率调制装置，其特征在于，包括
电压偏差值计算单元，用于采集风电场与交流母线并网点的三相电压值，根据所述三相电压值与三相电压额定值之差，得到电压偏差值；
无功功率补偿量计算单元，用于根据所述电压偏差值计算无功功率补偿量；
可调无功功率容量获取单元，用于获取风电场中的风力机组的可调无功功率容量，所述风力机组具体为直驱型风力机组；
无功功率调整量分配单元，用于根据所述可调无功功率容量，对所述无功功率补偿量进行分配，得到无功功率调整量；
无功功率输出控制单元，用于将所述无功功率调整量发送给所述风力机组，以使得所述风力机组按照所述无功功率调整量进行无功功率输出控制。
5.根据权利要求4所述的一种风力机组无功功率调制装置，其特征在于，所述无功功率调整量分配单元具体用于：
根据各个所述可调无功功率容量的大小，对所述无功功率补偿量进行等比例分配，得到各个风力机组对应的无功功率调整量。
6.根据权利要求4所述的一种风力机组无功功率调制装置，其特征在于，风力机组控制无功功率输出的方式具体包括：
所述风力机组对接收到的所述无功功率调整量进行PI运算，得到第一电流参考值，根据所述第一电流参考值计算电压调制波信号，将所述电压调制波信号传送给所述风力机组对应的逆变器，使得所述逆变器按照所述电压调制波信号触发相应的开关动作。
7.一种风力机组无功功率调制终端，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码，所述程序代码与如权利要求1至3任意一项所述的风电场交流系统无功功率调制方法相对应；
所述处理器用于执行所述程序代码。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中保存有如权利要求1至3任意一项所述的风电场交流系统无功功率调制方法相对应的程序代码。
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