风电场AVC系统优化控制策略研究
作者单位：沈阳工程学院
学位级别：硕士
导师姓名：郭权利;李胜辉
授予年度：2017年
学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理]
摘 要：风电场自动电压控制(AVC)系统是风电场维持自身安全运行及电压稳定的关键技术,其控制目标是以最小的调节成本使风电场公共连接点(PCC)的电压维持在要求范围内。目前国内风电场AVC系统常用的控制策略为先将无功出力在风电机组间进行等功率因数分配,若风电机组的总出力不能满足PCC点无功需求再投入动态无功补偿装置。此策略虽然能使电压维持在要求范围内,但很难满足调节成本最小这一要求,且机组的剩余无功容量无法得到有效的利用。针对当前国内风电场AVC系统控制策略的不足,文章提出了风电场AVC系统优化控制策略。策略的稳态部分建立了风电场无功优化模型,该模型以计及双馈风机(DFIG)、集电线路、箱式变压器、主变压器的风电场总有功损耗为目标函数,以各无功源出力极限为不等式约束条件,以PCC点测量电气量和给定参考值计算得到的或给定的风电场总无功出力为等式约束条件,经混合罚函数处理后通过二阶震荡粒子群法求解,得到风电场总无功出力在DFIG和动态无功补偿装置间的最优分配值。在此基础上,动态无功补偿装置根据PCC点的电压情况切换工作状态以防止电压越限。为使DFIG剩余无功容量得到有效利用,文章从AVC系统响应速度的角度出发,分析了AVC系统在电网暂态过程中协助恢复电网电压的可行性,并设计了相应的暂态控制策略:在电网发生故障后,动态无功补偿装置以恒压状态运行于本地模式,待系统故障切除后,AVC系统令有功出力较小的DFIG以换流器暂态运行模式运行,其余机组以网侧换流器最大无功出力的方式向电网补偿无功。通过基于辽宁地区某风电场数据的仿真模型,对文章所提策略的有效性进行验证。仿真结果表明,所提控制策略能够使AVC系统在风电场稳态运行时,实现稳定PCC点电压的同时有效降低风电场运行过程的有功损耗的控制目标;并能在电网发生故障后提高电网电压,在故障消除后加快电网电压的恢复速度,减轻了电网故障对风电场带来的不良影响,同时提高了DFIG剩余无功容量的利用率。
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