CN202455084U - 一种风电场电压自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气自动化设备领域，具体涉及一种风电场电压自动控制系统，该系统包括中控单元和测控终端，所述中控单元和测控终端分别与升压站监控系统、风机监控系统、SVC控制器连接，所述中控单元与电网调度站连接，所述中控单元与测控终端连接；所述中控单元用于对接入网侧电气信息、风机电气信息进行综合计算分析，按照预定的风电场无功分配策略，计算出风电场总无功出力指令，并通过所述风机监控系统发送无功出力指令至各台风机，同时将无功出力指令发送至所述SVC控制器。本系统能有效实现全场风机和静止动态无功补偿设备间的无功协调分配，实现风电场母线电压自动跟踪控制，电压质量达到明显改善，提高风电场并网运行安全稳定性。

Description

一种风电场电压自动控制系统

【技术领域】

本实用新型属于电气自动化设备领域，具体涉及一种风电场电压自动控制系统。

【背景技术】

作为一种经济、清洁的可再生新能源，风能开发利用在增加能源供应、调整能源结构、保证能源安全、保护生态环境、减排温室气体和构建和谐社会方面已起到了重要的作用。风力发电越来越受到广泛应用。据相关数据统计，2008年我国当年新增风电装机容量超过600万千瓦，累计装机容量达到1200万千瓦以上，2009年新增装机容量达到1300万千瓦，累计装机容量达到2500万千瓦以上。在今后3～5年乃至10年中，预计我国每年新增装机容量将保持在500～800万千瓦。

由于受风力资源的制约，风电场的接入点大都在电网末端，接入地点电网结构普遍偏弱。风电场运行时发出有功功率，从系统吸收无功功率，同时由于风电场有功功率、无功功率的波动性和随机性，改变了配电网功率单向流动的特点，使潮流流向和分布发生改变。由于电压与无功功率的强相关性，随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范围，带来电压稳定性问题，严重时会导致电压崩溃。风电机组因低电压保护动作而退出运行的情况时有发生，在某些情况下甚至出现随着风电场出力增加，地区电网电压质量无法保证的现象。风电场对接入电网无功、电压的影响已经成为了限制风电场装机容量的主要障碍之一。数量众多、接入地点电网结构不理想且比例占电网装机容量日趋增大的风电机组，为电网安全运行带来了许多问题。

目前，新建风电场大都配置了动态无功补偿装置，如SVC、SVG等，以提高无功功率调节的动态响应速度。风电场配置合适容量的无功补偿装置，并根据系统需求进行控制和管理，可有效提高风电场输出电压的稳定，减小风电对电网的扰动，并提高应对风电场的故障能力。但存在以下缺点：1.无功补偿设备容量设计裕度较大，工程造价偏高；2.无功分布不合理，无功在风场内部流动造成巨大损耗；3.大风满发时无功补偿设备基本全投，不但增加有功损耗，而且降低了风场无功动态储备能力；4.无功补偿设备以全厂总无功为零作为控制目标，未充分考虑抑制系统电压波动，导致母线电压稳定性下降；5.且当系统电压跌落，需要无功支撑时，不能快速响应，对事故应急不利。

风电的随机性、间歇性、不可控等特性给电网电力调配带来越来越多的困难。无论从调峰能力，还是从断面限制、线路承载能力和电压稳定等方面，大规模的风电接入都给系统带来了新挑战，迫切需要一套合理有效的电压控制系统来提高系统安全。

【实用新型内容】

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种与静止无功补偿装置(SVC)配套使用的风电场电压自动控制系统，对风电场电压进行自动化管理，可有效提高风电场输出电压的稳定，减小风电对电网的扰动，并提高应对风电场的故障能力。

本实用新型的技术方案是：一种风电场电压自动控制系统，包括中控单元和测控终端，所述中控单元和测控终端分别与升压站监控系统、风机监控系统、SVC控制器连接，所述中控单元与电网调度站连接，所述中控单元与测控终端连接；所述中控单元用于对接入网侧电气信息、风机电气信息进行综合计算分析，按照预定的风电场无功分配策略，计算出风电场总无功出力指令，并通过所述风机监控系统发送无功出力指令至各台风机，同时将无功出力指令发送至所述SVC控制器；

所述测控终端包括微处理器、电源模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、通信模块，所述微处理器分别与所述电源模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、通信模块连接；所述微处理器用于分析处理所述开关量输入模块及通信模块提供的信息，将所述控制系统所需信息通过所述通信模块上送至所述中控单元，同时根据所述中控单元指令控制所述模拟量输出模块的信号输出；所述开关量输入模块用于采集主变分接头位置信号、SVC投退信息和风机运行状态信息；所述模拟量输出模块用于提供4～20mA模拟量输出；所述通信模块用于为所述中控单元提供通信接口。

本实用新型的优点在于：本系统能有效实现全场风机和静止动态无功补偿设备间的无功协调分配，实现风电场母线电压自动跟踪控制，电压质量达到明显改善，提高风电场并网运行安全稳定性。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为本实用新型测控终端的结构示意图。

【具体实施方式】

参见图1，一种风电场电压自动控制系统，包括中控单元1a和测控终端1b，中控单元1a和测控终端1b分别与升压站监控系统3、风机监控系统4、SVC控制器5连接，中控单元1a与电网调度站2连接，中控单元1a与测控终端1b连接；中控单元1a用于对接入网侧电气信息、风机电气信息进行综合计算分析，按照预定的风电场无功分配策略，计算出风电场总无功出力指令，并通过风机监控系统4发送无功出力指令至各台风机6，同时将无功出力指令发送至SVC控制器5。

参见图2，测控终端1b包括微处理器、电源模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、通信模块，微处理器分别与电源模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、通信模块连接；微处理器用于分析处理开关量输入模块及通信模块提供的信息，将控制系统所需信息通过通信模块上送至中控单元1a，同时根据中控单元1a指令控制模拟量输出模块的信号输出；开关量输入模块用于采集主变分接头位置信号、SVC投退信息和风机6的运行状态信息；模拟量输出模块用于提供4～20mA模拟量输出；通信模块用于为中控单元1a提供通信接口。

本系统运行过程如下：中控单元1a接收电网调度站2下发的母线电压指令，中控单元1a分别通过升压站监控系统3和风机监控系统4获取接入网侧各种电气信息及风机6的各种电气信息，测控终端1b采集主变分接头位置信号、SVC投退信息和风机6的运行状态信号并上送至中控单元1a，中控单元1a综合计算分析，按照预定的分配策略优先计算出风电场总无功出力指令，其中各风机功率因数设定值通过风机监控系统4发送至各台风机6，使得风机6无功达到无功出力目标；同时下发SVC目标值指令至SVC控制器5。当风机6及SVC无功出力无法满足电网调度站2的母线电压需求时，则对主变压器分接头进行调节，风电场升压变的分接头调节是在高压侧实现的，高压侧的电流比低压侧小，容易进行分接头位置(绕组线圈匝数)调整，现实中的高压侧电压是主电网的电压，它是由并入电网的电压水平决定的，调节主变的分接头就把高压侧的线圈匝数改变了，此时高压侧电压不变，因高低压侧的匝数比改变，因而造成低压侧电压变化，达到风电场整体无功输出的目的。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种风电场电压自动控制系统，其特征在于：该系统包括中控单元和测控终端，所述中控单元和测控终端分别与升压站监控系统、风机监控系统、SVC控制器连接，所述中控单元与电网调度站连接，所述中控单元与测控终端连接；所述中控单元用于对接入网侧电气信息、风机电气信息进行综合计算分析，按照预定的风电场无功分配策略，计算出风电场总无功出力指令，并通过所述风机监控系统发送无功出力指令至各台风机，同时将无功出力指令发送至所述SVC控制器；

所述测控终端包括微处理器、电源模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、通信模块，所述微处理器分别与所述电源模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、通信模块连接；所述微处理器用于分析处理所述开关量输入模块及通信模块提供的信息，将所述控制系统所需信息通过所述通信模块上送至所述中控单元，同时根据所述中控单元指令控制所述模拟量输出模块的信号输出；所述开关量输入模块用于采集主变分接头位置信号、SVC投退信息和风机运行状态信息；所述模拟量输出模块用于提供4～20mA模拟量输出；所述通信模块用于为所述中控单元提供通信接口。

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