CN207368674U - 一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统 - Google Patents

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宋文涛
向德
刘良江
谢小军
朱宪宇
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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
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Abstract

本实用新型公开了一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统，该系统包括控制器、风力发电机组数据采集模块、并网接口模块，稳定补偿接入终端、主网数据采集模块；其中，风力发电机组数据采集模块用以获取风力发电机组的功率信息传送给控制器；并网接口模块用以获取风力发电机组与电网并网处的参数信息并传递给控制器，稳定补偿接入终端分别与控制器、并网接口模块连接；主网数据采集模块采集主网的电能质量信息发送给控制器；控制器具有风力发电机组功率分析单元、主网电能质量分析单元，用以分别接受风力发电机组功率信息和主网电能质量信息进行分析，并将分析的结果反馈给稳定补偿接入终端，使稳定补偿接入终端对风电并网处的稳定性以及电能质量进行改善，以实现风电并网电能质量双稳态控制。

Description

一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统
技术领域
本实用新型属于风力发电并网系统，特别涉及一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统。
背景技术
近年来，我国风电快速发展，并网规模呈现逐年翻番式增长，给社会带来一定效益，但由于电力系统配套设施不完善、风电机组本身不满足并网标准等因素，使风电机组极易发生群体性脱网，由此造成的功率缺额给电网系统频率带来极大冲击。随着风电并网规模的扩大，这种冲击越来越明显；对于远距离送出的风电场，当风电出力较高时，大量风电功率的远距离外送会造成线路压降增大，送端系统的电压稳定裕度会降低；当风电出力较小时，线路的充电功率会造成线路末端电压较高，电压控制困难。
为提高电网电能质量水平，降低风电并网对电网电能质量的影响，已开展了电网电能质量监测，实现了数据采集以及相关电能质量补偿的基本功能。但利用并网电能质量监测数据对扰动信息的提取、分析和识别以及对电网运行水平的综合评估等方面的研究还不够深入，且主要针对并网电网的电能质量问题，而没有综合考虑风力发电机组功率对并网的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是为克服已有技术的不足，提出一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统。
该系统包括控制器、风力发电机组数据采集模块、并网接口模块，稳定补偿接入终端、主网数据采集模块、显示终端；其中，风力发电机组数据采集模块用以获取风力发电机组的功率信息传送给控制器；稳定补偿接入终端分别与控制器、并网接口模块连接，显示终端也与控制器连接；主网数据采集模块采集主网的电能质量信息发送给控制器；控制器具有风力发电机组功率分析单元、主网电能质量分析单元，用以分别接受风力发电机组功率信息和主网电能质量信息进行分析，并将分析的结果反馈给稳定补偿接入终端，且分析结果在显示终端上显示。
优选的，所述风力发电机组数据采集模块采集风力发电机组被测点的电压值和电流值，计算得到对应的功率。
优选的，所述的稳定补偿接入终端包括系统稳定器和同步补偿器。
优选的，主网电能质量分析单元获取主网电能质量信息进行暂态稳定性分析，得到阻尼稳态补偿信息；风力发电机组功率分析单元对风力发电机组的功率参数进行分析，以获取需要的功率补偿信息，上述获取的阻尼稳态补偿信息和功率补偿信息传输给稳定补偿接入终端，分析后的结果都可以在显示终端显示。
优选的，同步补偿器由耦合变压器和电压源逆变器组成，同步补偿器将储能设备的直流转化为一组三相交流输出电压，通过调节桥式整流电路交流侧的电压的幅值和相位，发出满足要求的无功电流，实现并网的功率补偿。
优选的，系统稳定器由测量滤波电路、相位补偿电路、增益调节电路、隔离信号稳定值的隔直电路和限幅电路组成，其采用电机转速偏差作为输入，输出相应需要补偿的并网主网电压，实现暂态稳定性补偿。
上述的基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统，其监控过程主要包括以下步骤：
1）、风力发电机组数据采集模块采集风力发电机组的电压、电流参数测量参数，计算得到对应的功率；
2）、主网数据采集模块和并网接口模块采集包含频率质量、三相不平衡度、谐波含量、电压波动幅度的电能质量参数，以及设备参数、环境参数。
3）、控制器获取时间序列下采集的电能质量参数、设备参数、环境参数、风力发电机组的功率数据；主网电能质量分析单元采用预先建立的专家性能知识库和性能预测模型，效验所采集的电能质量参数、设备参数、环境参数，以判断并网中配电是否出现异常，若出现异常，警示单元进行警示报警，同时，分析单元进行异常定位分析，得出主网电能质量异常分析结果，并发送指令给稳定补偿接入终端，进行暂态稳定性补偿；风力发电机组功率分析单元计算有功功率减少量并判断所述有功功率减少量是否大于阈值，若大于阈值，风力发电机组功率分析单元发送功率补偿信息给稳定补偿接入终端进行功率补偿。
4）、若并网主网配电无异常，显示终端显示正常；
5）、通过对风力发电机组以及主网两端数据的监测分析，实现风电并网电能质量的双稳态控制。
本实用新型与现有技术相比，其有益的技术效果为：
从主网和风力发电机组两端，综合考虑了影响风电并网电能质量信息的主要因素；并通过对主网并网实时电能质量信息与历史数据库中电能质量模型的检验比对，能更进一步的提高了风力发电并网中电能质量监控的全面性和安全性；且针对风力发电的特点，分别对风力发电机组常见的功率不稳定性进行补偿，对并网主网的暂态稳定性进行补偿，通过双稳态的控制提高了风电并网系统的稳定性。
附图说明
图1 是本实用新型的结构模块图。
图2 是本实用新型的原理流程图。
具体实施方式
该系统包括控制器、风力发电机组数据采集模块、并网接口模块，稳定补偿接入终端、主网数据采集模块、显示终端；其中，风力发电机组数据采集模块用以获取风力发电机组的功率信息传送给控制器；稳定补偿接入终端分别与控制器、并网接口模块连接，显示终端也与控制器连接；主网数据采集模块采集主网的电能质量信息发送给控制器；控制器具有风力发电机组功率分析单元、主网电能质量分析单元，用以分别接受风力发电机组功率信息和主网电能质量信息进行分析，并将分析的结果反馈给稳定补偿接入终端，且分析结果在显示终端上显示。
优选的，所述风力发电机组数据采集模块采集风力发电机组被测点的电压值和电流值，计算得到对应的功率。
优选的，所述的稳定补偿接入终端包括系统稳定器和同步补偿器。
优选的，主网电能质量分析单元获取主网电能质量信息进行暂态稳定性分析，得到稳态补偿信息；风力发电机组功率分析单元对风力发电机组的功率参数进行分析，以获取需要的功率补偿信息，上述获取的阻尼稳态补偿信息和功率补偿信息传输给稳定补偿接入终端，分析后的结果都可以在显示终端显示。
优选的，同步补偿器由耦合变压器和电压源逆变器组成，同步补偿器将储能设备的直流转化为一组三相交流输出电压，通过调节桥式整流电路交流侧的电压的幅值和相位，发出满足要求的无功电流，实现并网的功率补偿。
优选的，系统稳定器由测量滤波电路、相位补偿电路、增益调节电路、隔离信号稳定值的隔直电路和限幅电路组成，其采用电机转速偏差作为输入，输出相应需要补偿的并网主网电压。
还具有一种实现上述的基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统的监控方法，其监控过程主要包括以下步骤：
1）、风力发电机组数据采集模块采集风力发电机组的电压、电流参数测量参数，计算得到对应的功率；
2）、主网数据采集模块和并网接口模块采集包含频率质量、三相不平衡度、谐波含量、电压波动幅度的电能质量参数，以及设备参数、环境参数。
3）、控制器获取时间序列下采集的电能质量参数、设备参数、环境参数、风力发电机组的功率数据；主网电能质量分析单元采用预先建立的专家性能知识库和性能预测模型，效验所采集的电能质量参数、设备参数、环境参数，以判断并网中配电是否出现异常，若出现异常，警示单元进行警示报警，同时，分析单元进行异常定位分析，得出主网电能质量异常分析结果，并发送指令给稳定补偿接入终端，进行暂态稳定性补偿；风力发电机组功率分析单元计算有功功率减少量并判断所述有功功率减少量是否大于阈值，若大于阈值，风力发电机组功率分析单元发送功率补偿信息给稳定补偿接入终端进行功率补偿。
4）、若并网主网配电无异常，显示终端显示正常；
5）、通过对风力发电机组以及主网两端数据的监测分析，实现风电并网电能质量的双稳态控制。
以上对本实用新型进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (2)

1.一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统，其特征在于：该系统包括控制器、风力发电机组数据采集模块、并网接口模块，稳定补偿接入终端、主网数据采集模块、显示终端；其中，风力发电机组数据采集模块用以获取风力发电机组的功率信息传送给控制器；稳定补偿接入终端分别与控制器、并网接口模块连接，显示终端也与控制器连接；主网数据采集模块采集主网的电能质量信息发送给控制器；控制器具有风力发电机组功率分析单元、主网电能质量分析单元，用以分别接受风力发电机组功率信息和主网电能质量信息进行分析，并将分析的结果反馈给稳定补偿接入终端，且分析结果在显示终端上显示；其中稳定补偿接入终端包括系统稳定器和同步补偿器，同步补偿器由耦合变压器和电压源逆变器组成，同步补偿器将储能设备的直流转化为一组三相交流输出电压，通过调节桥式整流电路交流侧的电压的幅值和相位，发出满足要求的无功电流，实现并网的功率补偿；系统稳定器由测量滤波电路、相位补偿电路、增益调节电路、隔离信号稳定值的隔直电路和限幅电路组成，其采用电机转速偏差作为输入，输出相应需要补偿的并网主网电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于双稳态控制的风电并网电能质量监控系统，其特征在于：主网电能质量分析单元获取主网电能质量信息进行暂态稳定性分析，得到阻尼稳态补偿信息；风力发电机组功率分析单元对风力发电机组的功率参数进行分析，以获取需要的功率补偿信息，上述获取的稳态补偿信息和功率补偿信息传输给稳定补偿接入终端，分析结果都能在显示终端显示。
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