針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的主輔協(xié)同控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜止無(wú)功補(bǔ)償器領(lǐng)域，特別涉及一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的主 輔協(xié)同控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)風(fēng)力資源豐富，主要分布于西北、華北、東北地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電地距離主要電力 消耗地較遠(yuǎn)，因此，形成了大規(guī)模、遠(yuǎn)距離外送風(fēng)電模式。另外，風(fēng)電接入地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)薄弱， 短路容量較小，系統(tǒng)內(nèi)電壓穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越突出。為了解決該問(wèn)題，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水 平，風(fēng)電場(chǎng)通常選擇在低壓側(cè)集中配備動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置以滿足整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功需求。 其中，SVC(StaticVarCompensator,靜止無(wú)功補(bǔ)償器）憑借其技術(shù)成熟、快速響應(yīng)的特點(diǎn) 在風(fēng)電場(chǎng)中得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 然而，通過(guò)總結(jié)多次風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故發(fā)現(xiàn)，由于目前風(fēng)電場(chǎng)中SVC控制策略性能不 佳，導(dǎo)致SVC在系統(tǒng)遭受擾動(dòng)后不僅無(wú)法發(fā)揮其正面調(diào)節(jié)作用，反而進(jìn)一步惡化系統(tǒng)的電 壓穩(wěn)定狀況。
[0004]目前，就SVC控制策略方面研究最多的是恒電壓控制方式。如圖1所示，為傳統(tǒng)地 SVC恒電控制方式下的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性示意圖。圖1中，在風(fēng)電場(chǎng)的SVC容量范圍 內(nèi)，風(fēng)電系統(tǒng)電壓可以穩(wěn)定于[\，VH]內(nèi)，其中，\、VH需根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行工況下調(diào)壓要求 設(shè)定。由此可見(jiàn)在容量范圍內(nèi)，SVC具有較好的穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用。表示SVC調(diào)節(jié)無(wú) 功感性極限，Q_x表示SVC調(diào)節(jié)無(wú)功容性極限，VH表示SVC容量范圍內(nèi)最大可調(diào)節(jié)電壓，\ 表示svc容量范圍內(nèi)最小可調(diào)節(jié)電壓，Vi表示svc實(shí)際運(yùn)行電壓，表示svc實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)的 無(wú)功。但是，此控制方式仍具有以下缺點(diǎn)：1)正常情況下，風(fēng)電場(chǎng)要求SVC運(yùn)行于浮空或感 性狀態(tài)，以便在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)提供足夠感性無(wú)功，此時(shí)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)損耗將增大，難以滿足風(fēng) 電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求；2)SVC恒電壓控制容易引起系統(tǒng)內(nèi)無(wú)功的大幅波動(dòng)，威脅系統(tǒng)安全； 3)SVC調(diào)節(jié)無(wú)功超出其容量極限時(shí)將無(wú)法發(fā)揮其正常調(diào)節(jié)作用，電壓將持續(xù)大幅波動(dòng)。
[0005] 另一種SVC控制策略是以SVC感性支路無(wú)功恒定為最終控制目標(biāo)，SVC的容性支 路不受控制器影響，直接由運(yùn)行人員根據(jù)系統(tǒng)調(diào)壓需要手動(dòng)投退，那么，該控制方式可降低 正常運(yùn)行工況下產(chǎn)生于SVC內(nèi)的環(huán)流損耗，符合風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。但是，該控制方式 的缺點(diǎn)是顯著增大系統(tǒng)電壓靈敏度，使擾動(dòng)后系統(tǒng)電壓易出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、大幅爬升或跌落，這 也是風(fēng)機(jī)高、低電壓脫網(wǎng)過(guò)程中SVC不能發(fā)揮正面調(diào)節(jié)作用的主要原因。如圖2所示，為傳 統(tǒng)地SVC感性支路恒無(wú)功控制對(duì)系統(tǒng)電壓靈敏度的影響對(duì)比圖。當(dāng)系統(tǒng)電壓偏低時(shí)投入電 容后，系統(tǒng)電壓首先由Α升至Β，而后又經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間爬升至C;當(dāng)系統(tǒng)電壓偏高時(shí)投入電抗后， 系統(tǒng)電壓首先由A跌至&，而后又經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間跌落至Ci。兩種情況下最終穩(wěn)定電壓均超出正 常范圍，這將嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全。
[0006] 因此，從電力系統(tǒng)源網(wǎng)協(xié)調(diào)的角度出發(fā)，如何讓SVC在風(fēng)電系統(tǒng)中的控制策略性 能提高，使得風(fēng)電系統(tǒng)遭受擾動(dòng)時(shí)發(fā)揮其靈活調(diào)節(jié)無(wú)功的積極作用，使擾動(dòng)后系統(tǒng)電壓免 于大幅波動(dòng)，是目前急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的主輔協(xié)同控 制裝置及方法，在滿足風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的同時(shí)，有效避免小擾動(dòng)后系統(tǒng)電壓的大幅波 動(dòng)，將系統(tǒng)電壓穩(wěn)定于要求范圍內(nèi)。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的主輔協(xié)同控制 裝置，該裝置包括：
[0009] 輸入電路、比較電路、電壓調(diào)節(jié)電路、無(wú)功調(diào)節(jié)電路和輸出電路；其中，
[0010] 所述輸入電路，用于向比較電路和電壓調(diào)節(jié)電路輸入靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓 值VN，并向所述無(wú)功調(diào)節(jié)電路輸入靜止無(wú)功補(bǔ)償器感性支路電流；
[0011] 所述比較電路，用于比較靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓值VN、主輔控制切換下限電 壓值v_、主輔控制切換上限電壓值v_ ;如果V_〈VN〈V_，則所述切換開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述比較 電路輸出靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓值VN至所述無(wú)功調(diào)節(jié)電路；否則，所述切換開(kāi)關(guān)導(dǎo) 通，所述比較電路輸出如果VN>V_，否則，所述切換開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出V_A;如果 VN〈V_，所述切換開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出v_ ;
[0012] 所述無(wú)功調(diào)節(jié)電路，用于根據(jù)所述比較電路輸出的靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓值 VN向所述輸出電路輸入第一控制器輸出導(dǎo)納值；
[0013] 所述電壓調(diào)節(jié)電路，用于根據(jù)所述比較電路輸出KV_/V_向所述輸出電路輸入 第二控制器輸出導(dǎo)納值；
[0014] 所述輸出電路，用于根據(jù)所述第一控制器輸出導(dǎo)納值控制靜止無(wú)功補(bǔ)償器運(yùn)行于 主控制-感性支路恒無(wú)功控制狀態(tài)；或
[0015] 根據(jù)所述第二控制器輸出導(dǎo)納值控制靜止無(wú)功補(bǔ)償器運(yùn)行于輔助控制-恒電壓 控制狀態(tài)。
[0016] 優(yōu)選地，所述輸入電路包括第一測(cè)量器和第二測(cè)量器；其中，所述第一測(cè)量器用于 測(cè)量風(fēng)電場(chǎng)低壓側(cè)電壓值，將靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓值VN輸入至所述比較電路和所述 電壓調(diào)節(jié)電路；所述第二測(cè)量器用于測(cè)量靜止無(wú)功補(bǔ)償器感性支路電流，并將測(cè)量值輸入 至所述無(wú)功調(diào)節(jié)電路。
[0017] 優(yōu)選地，所述比較電路包括切換開(kāi)關(guān)和比較器；其中，所述比較器的第一輸入端輸 入所述靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓值％，所述比較器的第二輸入端輸入主輔控制切換下限 電壓值^_，所述比較器的第三輸入端輸入主輔控制切換上限電壓值乂_，所述比較器比較 VN、V_、V_，如果￥_〈％〈￥_，則所述切換開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng) 點(diǎn)電壓值VN至所述無(wú)功調(diào)節(jié)電路；如果VN>V_，所述切換開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出V_ ; 如果VN〈V_，所述切換開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述比較電路輸出V_。
[0018] 優(yōu)選地，所述無(wú)功調(diào)節(jié)電路包括第一增益電路、乘法器、第一加法器和第二增益電 路；其中，所述第一增益電路輸入端輸入第二測(cè)量器的測(cè)量值；所述第一增益電路的輸出 端與所述乘法器的第一輸入端相連，所述乘法器的第二輸入端輸入比較電路輸出的靜止無(wú) 功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓值VN，所述乘法器的輸出端與第一加法器的第一輸入端相連，所述第 一加法器的第二輸入端輸入靜止無(wú)功補(bǔ)償器的無(wú)功參準(zhǔn)值，所述第一加法器的輸出端與所 述第二增益電路的輸入端相連，所述第二增益電路的輸出端與所述輸出電路相連，向所述 輸出電路輸入第一控制器輸出導(dǎo)納值。
[0019]優(yōu)選地，所述電壓調(diào)節(jié)電路包括第二加法器、第三增益電路和第四增益電路；其 中，所述第二加法器的第一輸入端輸入比較電路輸出的vmax/vmin，所述第二加法器的第二輸 入端與所述第三增益電路的輸出端相連，所述第二加法器的輸出端與所述第四增益電路的 輸入端相連，所述第三增益電路的輸入端輸入靜止無(wú)功補(bǔ)償器并網(wǎng)點(diǎn)電壓值％，所述第四 增益電路的輸出端與所述輸出電路相連，向所述輸出電路輸入第二控制器輸出導(dǎo)納值；
[0020] 優(yōu)選地，所述輸出電路包括第五增益電路和晶閘管電納控制器；其中，所述第五增 益電路的輸入端同時(shí)與所述第四增益電路的輸出端和所述第二增益電路的輸出端相連；所 述第五增益電路的輸出端與所述晶閘管電納控制