含STATCOM的双馈电机风电场无功电压协调控制策略

为增强风电场并网点电压稳定性,提出了变速恒频双馈风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略。电网故障导致风电并网点不同深度的电压跌落时,根据双馈风机Crowbar保护投切状态,对DFIG风电机组转子侧及网侧变流器与STATCOM进行无功功率分配,协调控制促进风电场LVRT期间风电并网点电压的快速恢复。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中建立了风电场和STATCOM控制模型,通过仿真验证该控制策略的有效性。     

基于STATCOM/BESS的DFIG并网风电场无功控制策略

针对新能源大规模并网存在的系统稳定性问题,分析DFIG机组的无功补偿能力,在DFIG并网系统中引入了蓄电池储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS),提出一种利用STATCOM/BESS维持DFIG风电并网系统功率及电压稳定性的方法.该方法在传统STATCOM无功补偿的基础上,将蓄电池储能并联在其直流侧,可以快速、平滑地调节风电场输入并网点的有功功率并支撑系统电压稳定,能够达到削峰平谷的作用.对DFIG、STATCOM、STATCOM/BESS在系统发生三相接地故障时的无功补偿能力进行试验对比,结果表明装设STATCOM/BESS的系统电压跌落最小,且恢复速度最快、补偿效果最好.     

基于分层MPC的风电场电压协调控制策略研究

针对弱连接并网风电场电压稳定性易受风功率波动影响,提出了一种基于分层模型预测控制(MPC)的风电场电压协调控制策略。首先,建立自适应调节层,根据风电场无功补偿能力以及有功预测信息对并网点电压进行预测,实现对并网点电压的自适应调整。其次,建立无功分配层,通过计算风电机组在无功补偿中所需要的无功容量,根据不同风电机组的无功裕度对其无功出力进行分配。最后,根据跟踪控制层的反馈信息对电压控制的误差进行修正,从而达到对弱连接并网风电场无功电压的有效控制。仿真结果表明:提出的无功电压控制策略实现了对无功输出的自适应调整,并可有效地解决风电场存在的无功缺额问题;保证了在多种情况下的风电场并网电压控制的稳定性;通过分层MPC,各层内不同时间级的预测信息可被高效利用,各层间不同时间尺度的控制亦可得到有效协调。     

海上风电场经220kV交流海缆送出系统的无功配置方案

在海上风电经交流海缆(submarine cable,SC)送出系统中,随着海上风电场规模逐步增大,交流海缆输电距离不断增加,海缆的充电功率可能会导致海上风电场并网点注入无功过剩,海缆沿线电压越限,海缆沿线载流量过大,海上升压站高压侧电压过高等问题.针对上述问题,文章建立了海上风电场经220 kV交流海缆送出系统的数学模型,结合无功补偿分层分区原则对风电送出系统进行解析计算,在给定海缆沿线电压电流限制条件下确定了所需补偿的海上高抗值;在陆上加装高抗与动态无功补偿装置(static var generator,SVG)使风电送出系统与陆上交流网的并网点无功功率交换为零,考虑接入并网点所需SVG装置容量最小,确定接入系统的陆上高抗值;结合国内某具体工程,具体计算了所推荐的无功配置方案.     

UIPC与STATCOM联合改善风电并网系统电压稳定性

针对由风电出力不稳定性和间歇性所导致的电压不稳定的问题,本文充分结合FACTS技术的优点,提出一种将统一相间功率控制器(UIPC)和静止同步补偿器(STATCOM)联合起来,应用于风电并网系统中的方法,以改善风电并网系统的暂态电压稳定性。该方法是在风电场与电网的连接线上串联统一相间功率控制器(UIPC),将STATCOM并联在风电场的母线上;利用UIPC调节风电场与电网之间的功率的流动,并在系统发生短路故障时限制短路电流,以此降低故障发生时母线电压跌落的程度,同时使用STATCOM进行无功补偿,使电压得到及时的恢复。本文通过建立相应的仿真模型,利用UIPC和STATCOM对风电并网系统电压稳定性进行联合控制,结果表明该方式在风电并网系统中会使系统电压暂态稳定性得到极大的加强。     

基于海缆的海上风电场无功补偿技术研究

针对海上风电场中长距离海底电缆的充电效应,风电场无功功率波动时易引起母线电压较大波动的问题,结合风电机组变流器和本地无功补偿设备实现风电场的无功补偿。基于海上风电场无功补偿控制方案,对比分析了不同规模、不同传输距离海上风电场采用两端补偿和单端补偿两种方案时海缆导体损耗情况,即风电场出力曲线。最后在Matlab/Simulink环境下建立相应的仿真模型,仿真结果表明:该无功补偿控制方案能够在风电场功率波动时降低海缆导体损耗的同时快速稳定并网点电压,大大提高了系统的无功补偿能力,验证了该方案的有效性。     

基于电压无功协调控制策略的风电并网研究

随着风电在电力系统中渗透率的快速增长,风电并网问题受到越来越多的关注。大规模风电并网造成的电压稳定性问题,是制约风电并网容量的重要因素之一。对风电并网导致的电压稳定性问题进行分析,并采取优化的九区图控制策略(其中无功补偿装置采用的是STATCOM,升压站变压器为OLTC)对并网点进行电压控制,改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电能力。利用PV曲线法,结合并网点的电压要求,以及风电场内部的风机保护系统,进行风电并网静态电压稳定性的研究;以故障极限切除时间为指标,进行风电并网暂态电压稳定性的研究。通过仿真和计算分析,验证了电压无功协调控制策略在改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电容量方面的有效性。     

储能型双馈风电场联合STATCOM的无功协调控制

针对传统双馈风电机组(DFIG)低电压穿越(LVRT)能力不足问题,提出了储能型双馈风电场联合STATCOM的无功协调控制。该控制是在网侧变流器（GSC）原有的模型上将超级电容经隔离型DC/DC变换器并联到风机直流侧,以此吸收故障期间直流侧产生的不平衡功率;在发生低电压故障时,根据超级电容投入情况,对两侧变流器和并联在风机出口母线上的STATCOM进行无功协调控制来支撑电网电压;同时超级电容储能装置采用电压电流双闭环控制,满足了系统稳定性和经济性的要求。仿真结果表明：该方法应用在风电并网系统中可以使DFIG的LVRT能力得到极大的提升。     

考虑机组运行状态的海上风电场无功协调控制

针对由具有无功调节能力的双馈风机DFIG(doubly-fed induction generator)组成的海上风电场,结合海上风电场特点和无功补偿配置情况,在考虑风电场内机组crowbar动作情况、机端电压和因尾流效应导致的风速差异对双馈风机动态无功极限影响的基础上,提出在电网电压跌落期间通过调节转子电流,充分利用场内双馈风机的无功协调控制能力进行最大无功支撑实现低电压穿越;在电网电压恢复阶段,控制场内双馈风机快速输出感性无功抑制电网电压骤升,提高了低穿恢复阶段的过电压抑制能力。基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台,搭建风电场协调控制模型验证所提控制策略的效果。仿真结果表明,所提控制策略在电压低跌落状态下可以充分发挥风电机组的无功出力能力,协助电网电压快速恢复,有效提高故障电网的暂态电压水平。     

故障条件下的风电场无功协调控制策略

电网故障时风电系统的Crowbar装置能够帮助风电机组实现低电压穿越,然而Crowbar的投入使得双馈风电机组要从电网吸收无功功率,延缓电网电压重建的过程。因此,需要在故障时对风电场进行无功补偿。针对这个问题,提出一种新型无功协调控制策略,在电网电压跌落后,根据并网点电压水平以及Crowbar的动作情况,整定风电场的无功调节需求,通过两层无功分配策略,协调双馈风机和STATCOM对电网进行无功补偿,用以支撑风电场并网点电压。采用这种控制策略,不仅可以提高风电机组的低压穿越能力,也减少了无功补偿装置的投入容量,仿真分析验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于无功功率分解的DFIG与STATCOM的功率协调控制

针对风速随机变化及短路故障引起的风电场并网点电压波动问题,提出了一种基于瞬时无功功率分解的双馈风力发电机组（DFIG）与静止同步补偿器（STATCOM）的功率协调控制策略。首先,根据DFIG和STATCOM二者无功响应时间的不同,对新疆某地区风电场并网点某个典型日所需无功功率数据进行分频、重构,再通过计算进而可确定二者的容量比;利用小波包分解算法将风电场并网点实时所需无功功率调节量分频、重构为两个频段,分别作为DFIG和STATCOM的参考功率,协调二者平抑风电场无功功率波动。最后根据该地区风电场搭建了Matlab仿真控制模型,验证了所提功率协调控制策略的有效性。     

基于WAMS的多STATCOM稳态协调控制策略

随着电网电力需求不断的增大,电力系统的电压稳定能力和动态无功补偿能力显得格外重要。STATCOM在稳态运行时与无功补偿设备协调控制,可以实现母线电压的有效控制和系统的无功补偿。为了实现协调控制,根据STATCOM现有的5种控制模式,借助广域测量系统(WAMS),形成多个STATCOM稳态模式协调控制策略。该策略利用WAMS实测信息灵活切换STATCOM控制模式,且与有载调压变压器配合,实现STATCOM稳态模式与有载调压的协调控制,提升区域电压稳定性。在IEEE39节点测试系统内进行了分析与验证。分析结果表明,该策略能改善区域系统电压过低情况,提高了电网系统的电压稳定性。     

双馈风电场新型功率协调控制策略研究

针对逐步增加风电并网规模所带来的的并网点电压波动问题,提出一种利用双馈风力发电机组(DFIG)自身无功调节能力的新型功率协调控制策略,即根据DFIG与静止同步补偿器(STATCOM)响应时间的不同,利用互补式经验模态分解算法(CEEMD)对风电场并网点所需的无功功率调节量分频、重构为两个频段,分别作为DFIG与STAT...     

双馈风电场无功电压分层协调控制的研究

针对变速恒频双馈发电机和静止同步补偿器(STATCOM)组成的风电场,为了解决大型风电场并网运行的电压稳定性和无功裕度问题,提出面向并网点电压偏差指标和风电场无功源裕度最优的无功电压分层协调控制策略。阐述了双馈发电机组和STATCOM的无功分配原则,基于电压和无功裕度的综合指标构建无功电压分层协调控制策略的目标函数。采用粒子群优化算法的退火不可微精确罚函数法,求解该策略的非线性多约束最优化目标函数。基于Matlab/simulink搭建某风电场的电力系统仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

基于STATCOM的风电并网系统故障特性研究

DFIG自身无功调压能力有限,尤其在故障工况下不足以支撑大规模风电并网系统稳定性,而STATCOM在欠压情况下补偿能力强、响应速度快。为此,首先给出了DFIG和STATCOM的数学模型;接着采用恒电压控制、空间定向矢量控制、基于PI调节的电流控制等技术策略,通过分别调节dq轴电流来独立控制DFIG和STATCOM输出的有功和无功功率,制定了协调控制流程;最后在多种故障工况下进行了仿真分析,研究在STATCOM补偿下风电并网系统的故障特性,验证了STATCOM对故障参数的改善能力,探究了极端故障下STATCOM容量对系统稳定性的影响。     

江苏海上风电接入系统若干问题探讨

结合江苏近阶段开发建设的海上风电场项目,介绍了海上风电接入系统并网的电压等级、并网回路数的选择原则,讨论了长距离海缆并网的大型海上风电场输电系统的无功平衡、内部过电压限制措施,并通过工程实例,探讨了一种解决大型海上风电场接入系统后引起电网电压波动的无功补偿配置容量计算原则及方法。     

模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制

为满足高电压、大功率、高可靠性的风电场直流输电系统电能传输需求,该文提出基于模块化多相永磁风力发电机的新型串并联直流海上风电场拓扑,以及模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制方法。首先,建立基于模块化多相永磁风力发电机的直流风力发电系统数学模型,设计了模块化多相永磁风力发电机无差拍功率预测控制器,来提升dq轴电流跟踪精度和动态响应速度,并补偿无差拍预测控制器中的单拍延迟;然后,针对模块化多相永磁同步发电机串并联拓扑结构特点,提出一种考虑直流风电场潮流的功率-电压协调控制策略,通过实时调节风机的有功功率参考值,来抑制串并联直流风电场的风机过电压;最后,搭建了基于模块化多相永磁风力发电机的3×6×5 MW串并联直流海上风电场的模型,来验证所提无差拍功率预测控制和功率-电压协调控制的有效性。     

利用调相机提升送端双馈风机高电压穿越能力的协调控制

提出了一种利用同步调相机提升送端双馈风电场高电压穿越能力的无功协调控制策略,以避免风电场大规模脱网。大容量同步调相机由于其动态无功支撑和短时过载能力强,现已广泛应用于直流输电系统中,然而由于同步调相机的响应时间有限,其故障时无功出力会出现滞后。在分析了双馈风机和调相机的无功出力特性后,提出了一种无功协调控制策略。在部署同步调相机的同时,通过在故障暂态期间控制风电场参与无功调节,可以优化电网电压骤升期间的无功补偿。并在故障后稳态期间控制风电场退出无功调节,使得故障恢复后风电场能更快进入正常运行。在系统发生直流闭锁、小无功扰动或连续换相失败等故障下的仿真结果表明,协调控制方法可以在故障期间有效降低风机峰值端电压,加快系统电压恢复。     

分散式风电场DFIG与SVC协调无功控制策略

针对具有动态无功调节能力的双馈风力发电机组组成的分散式风电场,提出了一种并联无功补偿方案,综合利用风电场安装的SVC无功补偿装置及双馈机组的无功调节能力来实现无功优化。由风电场电压控制点的电压偏差推算出风电场的无功功率需求,根据此时双馈风机和SVC无功补偿装置实际无功发生能力,以网损最小为目标函数进行无功分配,通过此分配方法既可以发挥双馈风机无功调节能力又可以减小风电场能的损耗。仿真结果表明采用所提策略能够充分发挥分散式风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化、电网故障等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。     

基于STATCOM-BESS的风电场功率协调控制策略研究

为有效地提高风电场并网运行能力,改善传统静止无功发生器只能补偿无功功率而且会消耗一定有功功率的不足,将静止无功发生器与蓄电池储能系统相结合作为整体补偿装置用于风电并网系统进行研究,并提出一种功率协调控制策略对有功无功功率进行协调控制。首先介绍了STATCOM-BESS工作原理并建立整体数学模型,采用旋转坐标系解耦控制方法实现了电流解耦。然后在Matlab/Simulink中搭建风力发电系统仿真模型进行仿真,仿真结果表明装置具有快速功率调节能力,在风速渐变、电网扰动和频率波动情况下对风电场都具有较好的动态支撑能力,因此验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。