浅谈风电场自动电压控制系统优化措施

浅谈风电场自动电压控制系统优化措施

白雪龙1韩伟2

1.中节能港能风力发电（张北）有限公司076450

2.龙源(张北)风力发电有限公司076450

摘要:目前，我国风电大多处于远离电力负荷中心的较偏远地区，该地区一般都处于电网末端，电网网架结构较薄弱，因此，大规模风电需要通过高电压、远距离输电线路输送到负荷中心。大规模风电接入区域电网的并网点电压随着风电出力的变化而大起大落，严重影响电网运行的电压质量和稳定性。目前风电场无功电压自动控制系统虽然已经投运，但是控制策略并未考虑到无功设备间的就地平衡。因此优化风电场自动电压控制系统控制策略具有重要的实际意义。

关键词:AVC控制策略

0引言：

风电场无功电压自动控制系统的控制目标为通过调节风力发电机组、动态无功补偿装置以风电场高压侧母线电压为控制目标，同时兼顾风机机端电压在合格的范围内。就单个风电场而言，通常拥有两台及以上变压器，每台变压器低压侧各自运行着独立的动态无功补偿装置。风电场无功电压自动控制系统单纯的考虑将风电场高压侧母线控制在合格范围内，并未考虑场内各台变压器间无功是否平衡，因此经常发生所属不同母线的两套动态无功补偿装置，一台发出容性无功功率，另一台发出感性无功功率，增加系统无功电流的环流，造成不必要的能量消耗。由于风电场内动态无功补偿装置响应速度灵敏，风力发电机组响应滞后，为保证高压侧母线电压运行在合理范围内，风电场内动态无功补偿装置长期的大负荷运行，引发风电场内动态无功补偿装置故障率居高不下。

1无功电压自动控制系统结构优化

风电场现运行的无功电压自动控制系统服务器无法实现主备自动切换，当主机发生故障后，只能通过现场运行人员巡视发现，然后进行人工切换，这将严重影响无功电压自动控制系统的投运率及合格率。

优化后的无功电压自动控制系统仍然配备两台无功电压自动控制系统服务器，但是两台服务器可实现自动主、备模式运行，备机接收主机的心跳报文，当主机发生故障，备机自动切换运行。

2现行的无功电压自动控制系统策略

无功电压自动控制系统风场系统具有两个控制目标，按控制优先级排序如下：

（1）监控并维持风机机端690V电压在合格范围内，若出现风机机端电压临近越限，将执行校正控制，首先利用该风机本身及邻近风机的无功出力将其电压拉回。若风机无功调节能力不够，将采用动态无功补偿装置进行调节。

（2）跟随主站下发的对风电场高压母线的电压控制目标，在满足控制目标（1）的基础上，无功电压自动控制系统接收调度主站下发的高压侧母线电压控制目标，并控制风电场内的风机和无功电压设备，实现该控制目标；当与调度主站通信中断时，能够按照就地闭环的方式，按照预先给定的高压侧母线电压的运行曲线进行控制。此控制目标充分保证风电场高压侧母线电压的合格，一方面满足调度要求，实现整个风电上网区域各个风电场的电压协调控制；另一方面，高压侧母线的电压合格，也是全场各风机电压合格的基础。

3优化后的无功电压自动控制系统策略

优化后的无功电压自动控制系统策略增加了保留动态无功补偿装置较大的动态无功裕度，和维持场内无功平衡的功能。在满足目标（1）、（2）的基础上，增加（3）动态无功置换策略，（4）站内无功就地平衡策略。

（3）无功电压自动控制系统全面统计风场内现有的风机，动态无功补偿装置，固定电容器组（FC滤波支路）的运行数据，实时计算风机，动态无功补偿装置无功调节能力，综合计算出风电场接入点的无功调节能力范围。无功电压自动控制系统根据风机当前的调节能力，在充分考虑各种约束条件后，以最大化动态无功补偿装置的动态无功储备为目标，通过控制动态无功补偿装置的电压限值区间，同时配合调节风机无功功率，将动态无功补偿装置发出或吸收的可连续调节无功置换为风机发出或吸收的无功功率，从而在维持高压侧母线电压水平的基础上，最大化动态无功补偿装置的动态连续无功储备，使动态无功补偿装置保持有较大的动态无功调节裕度，为应对电压异常变化做好准备。保持动态无功补偿装置的轻载运行可以更好的发挥动态无功补偿装置调节速率快（无功补偿装置系统调节时间不大于100ms，控制响应时间不大于45ms），有效提供动态电压支撑，同时可以有针对性的抑制谐波，有效的改善电能质量。

（4）增加无功电压自动控制系统的数据采集，通过采集站内变压器的电流、电压、无功功率等信息，综合计算出站内各台变压器低压侧所带动态无功补偿装置的负荷输出，整体合理规划动态无功补偿装置的负荷输出，避免出现“能者多劳”的运行工况，防止两台变压器间的无功环流最小化，降低内部能量消耗。

4结论

通过增加无功电压自动控制系统主备机自动切换功能，可以有效的提高无功电压自动控制系统的投运率和合格率，避免产生《风电场并网运行管理实施细则》的考核。

上述4个控制目标中，原有（1）、（2）的控制目标是为保证风电场正常运行以及风电上网区域电压正常的校正控制策略，新增（3）、（4）的控制目的是为应对电压异常变化做好准备的优化预防控制，同时平衡站内变压器间的无功电流，减少内部能量消耗。

参考文献：

林宪平，《自动电压控制系统在河北南网的应用研究》.华北电力大学硕士学位论文

蒋建民，《电力网电压无功功率自动控制系统》.辽宁科学技术出版社

周全仁、张海，《电网自动电压控制》.中国电力出版社

作者简介：白雪龙，（1991.9.11-），男，汉族，职位：值长，研究方向，风电场运维。