(3)说明书
①技术领域:本发明涉及一种无功电压控制方法,尤其是涉及一种风电场并网点无功电压控制方法。
②背景技术。
目前大型风电场多数运行在恒功率因数模式,风电机组本身的无功调节能力非常有限,风电场并网点的电压调节只能依靠升压站的无功补偿装置和有载调压变压器调压来实现。风电场并网点电压与有功出力水平具有很强的相关性,当风电场的有功出力增加时,风电送出馈线和变压器上的无功损耗和电压损耗都增加,风电场并网点的电压由于无功缺乏而降低;当风电场的有功出力减少时,风电送出馈线和变压器上的无功损耗和电压损耗都减少,风电场并网点电压因无功充裕而上升。因此,在风电场有功出力增加时,需要增加对风电场的无功补偿量,以防止风电场并网点电压因无功不足而降低;当风电场有功出力减小时,应减少对风电场的无功补偿量,以防止风电场并网点电压因无功过剩而偏高。
③发明内容。
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种控制效果好、技术先进、成本低的风电场并网点无功电压控制方法。
与现有技术相比,本发明具有以下优点。
a.控制效果好:本方法采用初步控制和精确控制两种控制方式结合的控制策略,可以将风电场接入点的电压稳定在1.0UN~1.06UN内,符合国家电网的安全标准。
b.技术先进、成本低:在初步控制时采用电容器和电抗器,精确控制时采用SVG,SVG响应速度快,占地面积小,成本低调节效果好。
一种风电场并网点无功电压控制方法如图27-1所示。初步控制结合精确控制的方法流程图如图27-2所示。
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图27-1 一种风电场并网点无功电压控制方法

图27-2 初步控制结合精确控制的方法流程图
④具体实施方式:下面结合图和具体实例对本发明进行详细说明。
风电场并网点无功电压控制,即各风电场并网点利用所装设的无功补偿设备进行无功电压控制。按照国家规定,各风电场并网点应装有各类无功补偿设备,如并联电容器、电抗器、SVC、SVG等,并且风电场升压站变压器应为有载调节变压器。
风电场的有功出力具有很强的波动性和不稳定性,风电场的有功出力波动幅度对风电场并网点电压特性有很大影响。风电场有功出力变化幅度大时,风电场并网点电压波动幅度也较大,风电场有功出力变化幅度小时,风电场并网点电压波动幅度也较小。风电出力可能在较短的时间内快速的大幅度上升或下降,反映在风电场并网点的电压上,就是电压随风电场出力的快速大幅度变化而大幅度变化。
风电出力波动幅度比较大时,为了控制电压稳定,需要投入大容量的无功补偿装置。低压电容、电抗器具有容量大,成本低,分组投切灵活的补偿特性,但是低压电容、电抗器一般均通过断路器接入系统,只能分组投切,且操作时间长,不能实现对无功的快速连续调节,只能对系统进行阶跃性的无功补偿,因此适合作为无功补偿的基础分量,用于风电出力大幅度变化波动时的无功电压粗调。
风电出力波动幅度较小时,需要较小的无功调节量即可满足无功调节要求,并且小幅度风电出力变化速度快、波动频繁,需要选用快速的连续性无功调节装置进行无功电压控制。SVG采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)、门极可关晶管(GTO)等可迅速关断的器件,可以实现快速连续性调节无功功率,响应时间最快的可以做到20~100ms,能够用于平抑风电小幅度快速波动造成的风电场群并网点的电压波动,提高系统电能质量。但是SVG一般容量较小,并且单位容量造价较高,因此适合作为微调分量,用来调节风电出力的小幅度快速变化造成的电压波动,以及电容电抗器对大幅度电压波动进行粗调后的电压微调。SVG快速响应的特性,使其具有在系统遭受短路故障等大扰动时,提供快速的无功电压支撑,提高系统的电压稳定性。在系统无功充裕条件下,风电场升压站的有载调压变压器(OLTC)能够通过调整分接头改变系统的无功分布,对变压器中压侧和低压侧调压,而对高压侧母线的调压作用很有限,并且OLTC的分接头挡位每次连续动作挡位不能超过3挡,每日动作总挡位不能超过4挡,因此OLTC只能作为无功补偿设备调节的辅助调压手段。
一种风电场并网点无功电压控制方法如图27-1所示,用于调节在风电场并网点上的无功电压。
风电场建议安装低压电容器、电抗器和SVG等无功补偿装置进行综合调压。低压电容器、电抗器作为分组投切灵活但不能频繁操作的阶跃补偿量,应作为基础无功分量,对风电场大幅度的出力变化引起的风电场并网点电压变化进行粗调,根据风电出力变化预测,按计划分组投切低压电容进行调压。针对风电出力小幅度变化引起的风电场集中并网点电压的频繁波动,建议采用具有快速连续无功调节能力的SVG作为微调分量进行动态调节。