本發(fā)明涉及風力發(fā)電分散式接入及風力發(fā)電一次調(diào)壓的
技術領域：
，尤其是指一種風力發(fā)電機組分散式接入一次調(diào)壓方法。
背景技術：
：大型半直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機組，主要部件包括齒輪箱、中速永磁同步發(fā)電機、葉片、塔筒、全功率變流器。隨著國家對風電消納能力的要求逐步加強，大型風力發(fā)電機組分散式接入將會成為一個重要的發(fā)展方向。然而，大型風力發(fā)電機組分散式接入有別于傳統(tǒng)集中式接入方案，其主要特點為：距離電源遠且距離負荷近，機網(wǎng)電抗大，接入電網(wǎng)負荷的接入退出與風電功率的波動等都將大大影響接入點電壓穩(wěn)定。但分散式接入均未配備穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的自動無功補償設備，因此其接入電網(wǎng)的穩(wěn)定控制難度大，亦影響了大型風力發(fā)電機組分散式接入的推廣。目前，大型半直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機組(以下簡稱風機)由于采用全功率變流器，均可運行在功率因數(shù)-0.95(感性)～0.95(容性)范圍內(nèi)，具備較強的無功能力。但風力發(fā)電機組控制算法中并未涉及接入點一次調(diào)壓相關控制邏輯，機組僅運行在恒定功率因數(shù)或恒定無功功率模式。不能控制接入點電壓水平，為大型半直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機組分散式接入推廣形成了阻力。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供了一種風力發(fā)電機組分散式接入一次調(diào)壓方法，用于解決風力發(fā)電機組分散式接入后控制并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定問題，采用本發(fā)明方法可解決大型風力發(fā)電機組分散式接入后機網(wǎng)電抗大、距離電源遠且距離負荷近所帶來的控制難度大的問題，可有效提高風力發(fā)電機組分散式接入后并網(wǎng)點的電壓穩(wěn)定，有利于大型半直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機組分散式接入的推廣。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為：一種風力發(fā)電機組分散式接入一次調(diào)壓方法，該方法是先通過采集風機并網(wǎng)點三相電流及三相電壓瞬時值，然后計算風機并網(wǎng)點平均電壓及并網(wǎng)總無功功率，再利用設定電壓與并網(wǎng)平均電壓偏差值δu計算求取設定無功功率qn+1，最后限幅獲得下發(fā)無功功率q′n+1，下發(fā)變流器執(zhí)行；其步驟過程如下：1)數(shù)據(jù)采集風機主控系統(tǒng)利用plc模塊采集風機并網(wǎng)點三相電壓瞬時值(ua(t)、ub(t)、uc(t))及三相電流瞬時值(ia(t)、ib(t)、ic(t))，并將數(shù)據(jù)存儲至寄存器，具體情況如下：三相電流瞬時值電流是采用電流互感器將一次側(cè)電流轉(zhuǎn)換為1a或5a后再接入plc模塊，并在換算軟件中換算回一次值ia(t)、ib(t)、ic(t)后再存儲至寄存器，若plc模塊無內(nèi)部分流器，則采用在回路中并聯(lián)電阻的方式；三相電壓瞬時值電壓是將并網(wǎng)點三相電壓直接接入plc采集模塊，并存儲至寄存器，若plc模塊的電壓量程無法滿足直接采集要求，則需接入電壓互感器進行轉(zhuǎn)接，將電壓轉(zhuǎn)至可用量程進行采集，并在換算軟件中換算回一次值ua(t)、ub(t)、uc(t)后再存儲至寄存器；2)采集周期判斷判斷數(shù)據(jù)采集時間是否達到設定采集周期tk，若達到跳至步驟3)，若未達到則繼續(xù)循環(huán)上面步驟2)的數(shù)據(jù)采集；其中采集周期tk＝λt,λ為數(shù)據(jù)窗周波數(shù)，t為系統(tǒng)每周波時間，50hz系統(tǒng)每周波時間60hz系統(tǒng)每周波時間數(shù)據(jù)窗周波數(shù)λ推薦1/2的整數(shù)倍數(shù)，如果選擇一個不是1/2的倍數(shù)的隨機數(shù)，且小于5，那么測量值將大幅波動，在50hz的電力系統(tǒng)中λ≥2.5，而在60hz的電力系統(tǒng)中λ≥3；3)數(shù)據(jù)計算計算在tk時間采樣周期內(nèi)的三相電壓有效值(ua、ub、uc)、三相電流有效值(ia、ib、ic)以及三相總無功功率qn，在tk時間采樣周期內(nèi)數(shù)據(jù)窗長度n＝n1*λ，式中n1為一個周波內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)點數(shù)，50hz系統(tǒng)n1＝fs/50,60hz系統(tǒng)n1＝fs/60，fs為采集頻率；計算完成后進入步驟4)，其中詳細計算過程如下：3.1)計算并網(wǎng)點電壓有效值(ua、ub、uc)，計算公式如下：式中，u(t)為單相瞬時電壓值，u為單相電壓有效值，n為數(shù)據(jù)窗長度；3.2)計算并網(wǎng)點電流有效值(ia、ib、ic)，計算公式如下：式中，i(t)為單相瞬時電流值，i為單相電流有效值，n為數(shù)據(jù)窗長度；3.3)計算并網(wǎng)點單相有功功率(pa、pb、pc)，計算公式如下：式中，p為單相有功功率，n為數(shù)據(jù)窗長度，u(t)為單相瞬時電壓值，i(t)為單相瞬時電流值；3.4)計算并網(wǎng)點單相視在功率(sa、sb、sc)，計算公式如下：s＝u·i式中，s為單相視在功率，u為單相電壓有效值，i為單相電流有效值；3.5)計算并網(wǎng)點單相無功功率(qa、qb、qc)，計算公式如下：式中，q為單相無功功率，s為單相視在功率，p為單相有功功率；3.6)計算三相總無功功率qn，計算公式如下：qn＝qa+qb+qc式中，qa為a相無功功率，qb為b相無功功率，qc為c相無功功率；4)fvrt動作判斷plc模塊利用通訊接收變流器反饋的fvrt動作信號即bool變量，若fvrt動作信號觸發(fā)，則說明機組處于fvrt狀態(tài)，進入步驟9)，若fvrt動作信號未觸發(fā)，則說明機組未處于fvrt狀態(tài)，進入步驟5)；其中，所述變流器在fvrt動作期間無功功率值不受主控指令控制，自行根據(jù)fvrt期間要求輸出無功功率，變流器在fvrt動作結(jié)束后撤銷fvrt動作狀態(tài)，同時重新接收主控無功指令，變流器無功受主控控制；5)電壓偏差計算計算電壓偏差值δu用于步驟6)無功輸出無功功率計算，計算完成進入步驟6)，計算方法如下：δu＝uref-u′式中，uref為控制點目標電壓值，取0.9～1.1倍的u0；對應不同電壓等級u0取值不同：電壓等級0.38、0.62、0.66、1、1.14、2.3、3、6、10對應的u0取值為0.4、0.62、0.69、1.05、1.2、2.4、3.15、6.3、10.5；u′相電壓有效值的計算方法如下：方法1：取三相電壓有效值的平均值方法2:取加權值，取三相最大值和三相最小值的平均值6)輸出無功功率計算根據(jù)電壓偏差值δu計算無功功率qn+1，計算完成后進行步驟7)，計算過程如下：當-a≤δu≤a,qn+1＝qn；當-b≤δu＜-a,qn+1＝qn-δq；當b≥δu＞a；,qn+1＝qn+δq；當-b＞δu,δu＞b，其中，a、b、δq為閾值，需根據(jù)實際系統(tǒng)參數(shù)進行設計，總體目標為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定；閾值δq推薦值為δq＝6％p，p為風機有功功率額定值；ssc為風機接入點短路容量，需根據(jù)具體接入系統(tǒng)設置；7)輸出無功限幅計算，計算公式如下：q′n+1＝limit(qmax，qn+1，qmin)式中，q′n+1為無功功率的限幅，限幅值在機組能力可運行無功功率范圍內(nèi)，qmax為機組最大容性無功功率，qmin為機組最大感性無功功率；8)指令下發(fā)變流器執(zhí)行將q′n+1值下發(fā)至變流器，變流器根據(jù)q′n+1進行無功輸出調(diào)節(jié)以使得并網(wǎng)無功功率達到q′n+1；9)無功功率指令閉鎖閉鎖無功指令計算，取qn+1＝qn，進行步驟7)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：1、機組在并網(wǎng)發(fā)出有功功率的同時會補償系統(tǒng)無功功率，以平穩(wěn)系統(tǒng)電壓，優(yōu)化風機接入穩(wěn)定，同時考慮一定的死區(qū)閾值和電壓值采樣計算的穩(wěn)定性，在要求周期和死區(qū)閾值內(nèi)無功功率不調(diào)整，小幅電壓波動時采用固定小步長補償，以避免過快調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。2、針對大幅電壓波動采用無功輸出值根據(jù)無功需求值進行計算，可滿足快速響應要求，同時考慮frt過程，可以在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的同時，針對故障進行快速響應。附圖說明圖1為本發(fā)明方法流程圖。圖2為數(shù)據(jù)采集的架構圖。圖3為并聯(lián)電阻數(shù)據(jù)采集的架構圖。圖4為閥值判斷及輸出無功功率計算流程圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1所示，本實施例所提供的風力發(fā)電機組分散式接入一次調(diào)壓方法，包括以下步驟：1)數(shù)據(jù)采集風機主控系統(tǒng)利用plc模塊采集風機并網(wǎng)點三相電壓瞬時值(ua(t)、ub(t)、uc(t))及三相電流瞬時值(ia(t)、ib(t)、ic(t))，并將數(shù)據(jù)存儲至寄存器。其中，三相電流瞬時值電流是采用電流互感器將一次側(cè)電流轉(zhuǎn)換為1a或5a后再接入plc模塊，并在換算軟件中換算回一次值ia(t)、ib(t)、ic(t)后再存儲至寄存器，參見圖2所示。若plc模塊無內(nèi)部分流器，可采用在回路中并聯(lián)電阻的方式，參見圖3所示。而三相電壓瞬時值電壓是將并網(wǎng)點三相電壓直接接入plc模塊，并存儲至寄存器。若plc模塊電壓量程無法滿足直接采集要求，可接入電壓互感器進行轉(zhuǎn)接，將電壓轉(zhuǎn)至可用量程進行采集，并在計算軟件中換算回一次值ua(t)、ub(t)、uc(t)，并存儲至寄存器。2)采集周期判斷判斷數(shù)據(jù)采集時間是否達到設定采集周期tk，若達到跳至步驟3)，若未達到則繼續(xù)循環(huán)上面步驟2)的數(shù)據(jù)采集。其中采集周期tk＝λt,λ為數(shù)據(jù)窗周波數(shù)，t為系統(tǒng)每周波時間，50hz系統(tǒng)每周波時間60hz系統(tǒng)每周波時間數(shù)據(jù)窗周波數(shù)λ推薦1/2的整數(shù)倍數(shù)，如果選擇一個不是1/2的倍數(shù)的隨機數(shù)，且小于5，那么測量值將大幅波動。在50hz的電力系統(tǒng)中λ≥2.5，而在60hz的電力系統(tǒng)中λ≥3。經(jīng)驗表明，這是測量速度和穩(wěn)定性之間的一個很好的折中。只有在特殊情況下才可以對這個值進行改變(例如，高測量速度、低信號頻率或者特殊電流曲線)。3)數(shù)據(jù)計算計算在tk時間采樣周期內(nèi)的三相電壓有效值(ua、ub、uc)、三相電流有效值(ia、ib、ic)以及三相總無功功率qn，在tk時間采樣周期內(nèi)數(shù)據(jù)窗長度n＝n1*λ，式中n1為一個周波內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)點數(shù)，50hz系統(tǒng)n1＝fs/50,60hz系統(tǒng)n1＝fs/60，fs為采集頻率，建議fs≥1000hz；計算完成后進入步驟4)，其中詳細計算過程如下：3.1)計算并網(wǎng)點電壓有效值(ua、ub、uc)，以a相電壓有效值ua為例計算公式如下：ua(t)--a相瞬時電壓值；ua--a相電壓有效值；n--數(shù)據(jù)窗長度；3.2)計算并網(wǎng)點電流有效值(ia、ib、ic)，以a相電流有效值ia為例計算公式如下：ia(t)--a相瞬時電流值；ia--a相電壓有效值；n--數(shù)據(jù)窗長度；3.3)計算并網(wǎng)點單相有功功率(pa、pb、pc)，以a相有功功率pa為例計算公式如下：pa--a相有功功率；n--數(shù)據(jù)窗長度；ua(t)--a相瞬時電壓值；ia(t)--a相瞬時電流值；3.4)計算并網(wǎng)點單相視在功率(sa、sb、sc)，以a相視在功率sa為例計算公式如下：sa＝ua·iaua--a相電壓有效值；ia--a相電流有效值；3.5)計算并網(wǎng)點單相無功功率(qa、qb、qc)，以a相無功功率qa為例計算公式如下：sa--視在功率值；pa--有功功率值；3.6)計算三相總無功功率qn，計算公式如下：qn＝qa+qb+qcqa--a相無功功率；qb--b相無功功率；qc--c相無功功率。4)fvrt動作判斷plc模塊利用通訊接收變流器反饋的fvrt動作信號(bool變量)。若fvrt動作信號觸發(fā)，則說明機組處于fvrt狀態(tài)，進入步驟9)；若fvrt動作信號未觸發(fā)，則說明機組未處于fvrt狀態(tài)，進入步驟5)。變流器在fvrt動作期間無功功率值不受主控指令控制，自行根據(jù)fvrt期間要求輸出無功功率。變流器在fvrt動作結(jié)束后撤銷fvrt動作狀態(tài)，同時重新接收主控無功指令，變流器無功受主控控制。5)電壓偏差計算計算電壓偏差值δu用于步驟6)無功輸出無功功率計算，計算完成進入步驟6)，計算方法如下：式中，uref為控制點目標電壓值，取0.9～1.1倍的u0；對應不同電壓等級u0取值不同，參見下表1所示。表1電壓等級對應u0取值電壓等級0.380.620.6611.14u0取值0.40.620.691.051.2電壓等級2.33610u0取值2.43.156.310.5u′相電壓有效值的計算方法如下：方法1：取三相電壓有效值的平均值方法2:取加權值，取三相最大值和三相最小值的平均值6)輸出無功功率計算根據(jù)電壓偏差值δu計算無功功率qn+1，計算完成后進行步驟7)，參見圖4所示，計算過程如下：當-a≤δu≤a,qn+1＝qn；當-b≤δu＜-a,qn+1＝qn-δq；當b≥δu＞a；,qn+1＝qn+δq；當-b＞δu,δu＞b，其中，a、b、δq為閾值，需根據(jù)實際系統(tǒng)參數(shù)進行設計，總體目標為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定，以690v系統(tǒng)為例，閾值a推薦值為5，閾值b推薦值為20；閾值δq推薦值為δq＝6％p，p為風機有功功率額定值；ssc為風機接入點短路容量，需根據(jù)具體接入系統(tǒng)設置。7)輸出無功限幅計算，計算公式如下：q′n+1＝limit(qmax，qn+1，qmin)式中，q′n+1為無功功率的限幅，限幅值在機組能力可運行無功功率范圍內(nèi)，qmax為機組最大容性無功功率，qmin為機組最大感性無功功率。8)指令下發(fā)變流器執(zhí)行將q′n+1值下發(fā)至變流器，變流器根據(jù)q′n+1進行無功輸出調(diào)節(jié)以使得并網(wǎng)無功功率達到q′n+1。9)無功功率指令閉鎖閉鎖無功指令計算，取qn+1＝qn，進行步驟7)。在采用以上方案后，與現(xiàn)有技術相比，機組在并網(wǎng)發(fā)出有功功率的同時會補償系統(tǒng)無功功率，以平穩(wěn)系統(tǒng)電壓，優(yōu)化風機接入穩(wěn)定。同時，考慮一定的死區(qū)閾值和電壓值采樣計算的穩(wěn)定性，在要求周期和死區(qū)閾值內(nèi)無功功率不調(diào)整，小幅電壓波動時采用固定小步長補償，以避免過快調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。而針對大幅電壓波動采用無功輸出值根據(jù)無功需求值進行計算，可滿足快速響應要求。同時考慮frt過程，可以在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的同時，針對故障進行快速響應?？傊?，采用本發(fā)明方法可解決大型風力發(fā)電機組分散式接入后機網(wǎng)電抗大、距離電源遠且距離負荷近所帶來的控制難度大的問題，可有效提高風力發(fā)電機組分散式接入后并網(wǎng)點的電壓穩(wěn)定，有利于大型半直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機組分散式接入的推廣，具有實際應用價值，值得推廣。以上所述之實施例子只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁12