專利名稱：用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法，屬于新能源 發(fā)電技術(shù)中的風(fēng)電場控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近10年來，風(fēng)力發(fā)電在全球以年增長率超過30%而成為發(fā)展最快的清潔能源。目 前，風(fēng)力發(fā)電的核心控制技術(shù)一直掌握在國外企業(yè)手中，風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)等核心控制技術(shù) 尚未實現(xiàn)國產(chǎn)化，機組控制系統(tǒng)、風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)等相關(guān)控制產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口。隨著風(fēng)電 場數(shù)量的增加和規(guī)模的擴大、風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)受制于人給風(fēng)電場的運行管理帶來的弊端也
日趨明顯。風(fēng)電場中央監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)用于集中和遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電機組和風(fēng)電場的運行， 運用現(xiàn)代信息和通訊技術(shù)，實時收集、分析并報告各風(fēng)電場的風(fēng)力狀況和機組、風(fēng)電場運行 狀況監(jiān)測數(shù)據(jù)，自動或根據(jù)管理人員反饋的指令對風(fēng)電機組和風(fēng)電場運行進(jìn)行效率優(yōu)化和 安全保障控制?，F(xiàn)有的風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)，例如丹麥Vestas公司的VestasOnline，一般由三 部分組成中央集控(站控層)、就地控制(現(xiàn)地層)、遠(yuǎn)方控制。監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種 功能，如數(shù)據(jù)采集與處理功能、控制功能、報警功能、畫面顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、打印報表、操作權(quán) 限、多種曲線顯示等，滿足運行人員的各種需要，使運行人員可以在風(fēng)電場中控室或遠(yuǎn)方進(jìn) 行監(jiān)視與控制，同時風(fēng)電運營公司通過該系統(tǒng)可以對各地的風(fēng)電場的運行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān) 控和管理，解決了風(fēng)電運營公司以前難以對各地的風(fēng)電場統(tǒng)一管理的問題，并且可以對風(fēng) 電場中的多種風(fēng)電機組進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實現(xiàn)了風(fēng)電場無人值守的目標(biāo)。目前，我國風(fēng)電場多為大規(guī)模風(fēng)電場集中接入電力系統(tǒng)，風(fēng)電場的總?cè)萘恳话阌?幾十兆瓦到幾百兆瓦，國內(nèi)風(fēng)電運營公司下屬的風(fēng)電場的遠(yuǎn)程監(jiān)控和運營情況只能通過風(fēng) 電機組廠商各自配套的監(jiān)控軟件來實現(xiàn)，由于國內(nèi)風(fēng)電機組機型的多樣性，而每一種機型 的控制系統(tǒng)都不一樣，都需要一套相應(yīng)的中央集控軟件和相應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，這些軟件 隨著廠商的不同而不同，無法提供在線自動功率調(diào)節(jié)功能，風(fēng)電場的輸出功率調(diào)節(jié)大多采 用人工設(shè)定的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，響應(yīng)慢，效率低，無法滿足電網(wǎng)對其可控及可調(diào)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)風(fēng)電場在線自 動功率調(diào)節(jié)的問題，提供一種用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功 功率自動控制方法，具有(1)計劃跟蹤模式控制程序；(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。所述的用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法包括以下步驟a、判斷控制模式，若為計劃跟蹤模式，進(jìn)入步驟b，若為自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式，進(jìn)入步驟 d，b、讀取風(fēng)電場接入點實時電壓V，根據(jù)并網(wǎng)點標(biāo)準(zhǔn)電壓參考值Vref，計算電壓偏差
3AV = V-Vref，進(jìn)入步驟c，C、按式(1)計算風(fēng)電場的無功調(diào)整量Q'Q' = Qpre+SX Δ V(1)式中，Qpre為前一時刻的風(fēng)電場實時無功功率，S為風(fēng)電場節(jié)點無功功率關(guān)于并網(wǎng) 點電壓的靈敏度信息，進(jìn)入步驟f，d、讀取風(fēng)電場接入點實時電壓V，若滿足0.98Vref < V彡1.02V&條件，風(fēng)電場不 進(jìn)行電壓無功控制，仍按當(dāng)前的無功出力運行，若不滿足上述條件，進(jìn)入步驟e，e、計算風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓偏差Δν，根據(jù)式(1)計算風(fēng)電場無功調(diào)整量，進(jìn)入步驟 f,f、判斷調(diào)整后的風(fēng)電場無功出力Q'是否滿足風(fēng)電場運行要求，若Q' >9_或 Q' < Qmin，則風(fēng)電場無功出力Q'修正為Q' =\Qmx Q, > Qmax(7)
I^rnin Q < Qmin式中，Qmax和Qmin分別為風(fēng)電場無功出力最大值和最小值，進(jìn)入步驟g，g、將得到的風(fēng)電場實時無功出力按風(fēng)電機組容量比例分配到每臺風(fēng)電機組，進(jìn)行 無功調(diào)控，經(jīng)Is延時，返回步驟a。本發(fā)明的有益效果如下(1)本發(fā)明為風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)提供了風(fēng)電無功功率自動控制方法，具有比較強大 的風(fēng)電功率自動化控制功能，并能夠較好地與我國電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)接口，將風(fēng)電場的運 行數(shù)據(jù)發(fā)送到電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，并從調(diào)度系統(tǒng)接收電網(wǎng)的調(diào)度指令，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心的要 求、地區(qū)電網(wǎng)運行的需求和風(fēng)電場的工況進(jìn)行電力實時輸出與運行控制，能夠在風(fēng)電場級 對風(fēng)電場的實時出力進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，有利于并網(wǎng)風(fēng)電場與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)配合運 行。 (2)本發(fā)明的風(fēng)電無功功率自動控制方法能夠提高風(fēng)電場的自動化運行及管理水平。


圖1為本發(fā)明中風(fēng)電無功功率自動控制功能示意圖。圖2為圖1中風(fēng)電無功功率自動控制程序的流程圖。
具體實施例方式下面參照附圖并結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明不限于所給 出的例子。如圖1所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法具有(1) 計劃跟蹤模式控制程序；(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。實施例一如圖2所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法中采用計 劃跟蹤模式的自動控制程序。該并網(wǎng)風(fēng)電場總有功容量為100MW，無功容量為士 33. 5MVar,由67臺單機有功容
4量為1. 5MW、無功容量為士0. 5MVar的雙饋異步風(fēng)電機組構(gòu)成，風(fēng)電場初始無功出力為0，初 始電壓為230kV，風(fēng)電場無功關(guān)于并網(wǎng)點電壓的靈敏度為2。此時，人工設(shè)定風(fēng)電場并網(wǎng)點 電壓為220kV，則計算得無功出力值為20MVar，則無功出力控制程序?qū)⒃撝蛋礄C組容量比 例分配到各風(fēng)電機組，即每臺風(fēng)電機組調(diào)整無功出力0. 3MVar，這樣即可滿足無功出力的要 求。實施例二 如圖2所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法中采用自 適應(yīng)調(diào)節(jié)模式的自動控制程序。該并網(wǎng)風(fēng)電場總有功容量為100MW，無功容量為士 33. 5MVar,由67臺單機有功容 量為1. 5MW、無功容量為士0. 5MVar的雙饋異步風(fēng)電機組構(gòu)成，風(fēng)電場初始按恒單位功率因 數(shù)方式運行，無功出力為0，每臺風(fēng)電機組的初始無功出力也為0，風(fēng)電場無功關(guān)于并網(wǎng)點 電壓的靈敏度為1。此外，由于電壓為局部量，即無功的調(diào)節(jié)只能在很小的局部區(qū)域內(nèi)對電 壓產(chǎn)生影響，故風(fēng)電場的無功調(diào)節(jié)只兼顧風(fēng)電場接入地區(qū)局部電網(wǎng)的電壓影響，具體控制 時，選擇風(fēng)電場接入變電站低壓側(cè)電壓作為控制對象，首先，讀取風(fēng)電場接入變電站的實測 電壓為230kV，電壓參考值為220kV，范圍為215kV 225kV，超出允許運行電壓范圍，計算得 風(fēng)電場調(diào)整無功出力lOMVar，調(diào)整后的風(fēng)電場無功出力為lOMVar，每臺風(fēng)電機組的無功出 力調(diào)整0. 15MVar，調(diào)整后每臺風(fēng)電機組的無功出力為0. 15MVar。調(diào)整后，延時ls，再次測得 風(fēng)電場接入變電站低壓側(cè)電壓為226kV，仍然超出允許運行電壓范圍，此時計算得風(fēng)電場再 次調(diào)整無功出力6MVar，調(diào)整后的風(fēng)電場無功出力為16MVar，每臺風(fēng)電機組的無功出力調(diào) 整0. 09MVar，調(diào)整后每臺風(fēng)電機組的無功出力為0. 24MVar0調(diào)整后，延時ls，測得風(fēng)電場接 入變電站低壓側(cè)電壓為224kV，在允許運行電壓范圍內(nèi)，恢復(fù)到正常電壓范圍。
權(quán)利要求
用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法，其特征在于具有(1)計劃跟蹤模式控制程序；(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法，其特征 在于，進(jìn)一步包括以下步驟a、判斷控制模式，若為計劃跟蹤模式，進(jìn)入步驟b，若為自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式，進(jìn)入步驟d，b、讀取風(fēng)電場接入點實時電壓V，根據(jù)并網(wǎng)點標(biāo)準(zhǔn)電壓參考值Vref，計算電壓偏差ΔV =V_VMf，進(jìn)入步驟c，c、按式(1)計算風(fēng)電場的無功調(diào)整量Q'Q' = Qpre+SX Δ V (1)式中，Qpre為前一時刻的風(fēng)電場實時無功功率，S為風(fēng)電場節(jié)點無功功率關(guān)于并網(wǎng)點電 壓的靈敏度信息，進(jìn)入步驟f，d、讀取風(fēng)電場接入點實時電壓V，若滿足0.98Vref ^ V^ 1. 02Vref條件，風(fēng)電場不進(jìn)行 電壓無功控制，仍按當(dāng)前的無功出力運行，若不滿足上述條件，進(jìn)入步驟e，e、計算風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓偏差Δν，根據(jù)式(1)計算風(fēng)電場無功調(diào)整量，進(jìn)入步驟f，f、判斷調(diào)整后的風(fēng)電場無功出力Q'是否滿足風(fēng)電場運行要求，若Q'>9_或9' < Qmin，則風(fēng)電場無功出力Q'修正為
全文摘要
用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電無功功率自動控制方法，其特征是具有(1)計劃跟蹤模式控制、(2)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制。本發(fā)明具有比較強大的風(fēng)電場接入電網(wǎng)的電力實時輸出與運行控制功能，能夠較好地與我國電網(wǎng)調(diào)度接口，有利于并網(wǎng)風(fēng)電場與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)配合運行，提高風(fēng)電場的自動化控制及管理運行水平。
文檔編號H02J3/18GK101976845SQ201010269019
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者倪振華, 包海龍, 石磊, 陳寧 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院;上海市電力公司