CN106026166B - 一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法 - Google Patents

一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，包括以下步骤：确定新能源电站无功容量检测对象；检测风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量；检测新能源电站无功补偿装置的无功容量；确定新能源电站的无功容量。本发明检测新能源电站无功补偿装置和风电机组变流器/光伏并网逆变器在允许电压运行范围内(电网调度要求或历史数据)的无功容量，确保依据相关标准开展有效的场站无功容量检测。通过调整新能源电站内不同类型无功电源的运行方式，实现在网架薄弱地区对新能源电站无功容量的有效检测。为电力***调度机构、风电场运营商和相关检测机构提供一种切实可行的新能源电站无功容量检测方法。

Description

一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法
技术领域
本发明属于新能源接入与控制技术领域，具体涉及一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法。
背景技术
根据中国能源发展战略行动计划的要求，到2020年我国非化石能源占一次能源消费比重要达到15％，将大幅增加风电、太阳能、地热能等可再生能源的消费比重。随着我国风电/光伏等新能源装机容量在电网中占比越来越高，新能源电站风电/光伏并网运行对电网的影响将越来越明显，新能源电站并网点(输出汇聚点)电压的稳定性和可调性关系到电网的安全稳定运行，故准确测试新能源电站的无功容量就显得尤为重要。
通过现场调研和实际测试，发现目前我国在新能源电站的无功容量检测过程中存在问题，很难有效完成该项检测任务。
由于新能源电站多处于电网末端，电压波动大，为使并网点(输出汇聚点)电压运行在合理(电力***调度机构要求)范围内，常常导致无法有效进行无功容量的检测。例如，某新能源电站在所有无功电源不工作的情况下，并网点运行电压可高达40kV；为保证电网电压运行在较合理范围内，该新能源电站配套无功补偿装置长期运行在感性无功输出状态下，才能使得并网点电压保持在37-38kV之间；在这种状态下，很难根据传统AVC控制方法有效检测无功电源的容量。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，检测新能源电站无功补偿装置和风电机组变流器/光伏并网逆变器在允许电压运行范围内(电力***调度机构要求或历史数据)的无功容量，确保依据相关标准开展有效的场站无功容量检测。通过调整新能源电站内不同类型无功电源的运行方式，实现在网架薄弱地区对新能源电站无功容量的有效检测。为电力调度部门、风电场运营商和相关检测机构提供一种切实可行的新能源电站无功容量检测方法。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，包括以下步骤：
步骤1：确定新能源电站无功容量检测对象；
步骤2：检测风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量；
步骤3：检测新能源电站无功补偿装置的无功容量；
步骤4：确定新能源电站的无功容量。
所述步骤1中，新能源电站无功容量检测对象包括风电场无功电源和光伏发电站无功电源。
所述风电场无功电源包括风电机组变流器和风电场无功补偿装置；
所述光伏发电站无功电源包括光伏并网逆变器和光伏发电站无功补偿装置。
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：确定新能源电站并网点电压运行范围，并设定过/欠电压保护定值；
步骤2-2：通过AVC***或无功补偿装置控制***将新能源电站无功补偿装置设置为恒无功控制方式；
步骤2-3：通过AVC***或EMS***将风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功功率输出逐步设置至0Mvar；
步骤2-4：调整新能源电站无功补偿装置的无功功率设定值，将新能源电站并网点电压控制在要求的运行范围内；
步骤2-5：AVC***或EMS***下发第一控制指令，根据第一控制指令将风电机组变流器/光伏并网逆变器运行方式设置为恒电压控制方式，并将风电机组变流器/光伏并网逆变器的目标电压跟踪值设置为接收AVC***或EMS***的给定值；
步骤2-6：AVC***或EMS***下发第一目标指令，测试风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量。
所述步骤3中，新能源电站无功补偿装置包括风电场无功补偿装置和光伏发电站无功补偿装置。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：确定新能源电站并网点电压运行范围，并设定过/欠电压保护定值；
步骤3-2：通过AVC***或EMS***将风电机组变流器/光伏并网逆变器运行方式设置为恒无功控制方式；
步骤3-3：通过AVC***或无功补偿装置控制***，将新能源电站无功补偿装置的无功功率输出逐步设置至0Mvar；
步骤3-4：通过AVC***或EMS***调整风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功功率设定值，使新能源电站并网点电压控制在要求的运行范围内；
步骤3-5：通过AVC***或无功补偿装置控制***下发第二控制指令，根据第二控制指令将新能源电站无功补偿装置运行方式设置为恒电压控制方式，并将新能源电站无功补偿装置的目标电压跟踪值设置为接收AVC***或EMS***的给定值；
步骤3-6：AVC***或无功补偿装置控制***下发第二目标指令，测试新能源电站无功补偿装置的无功容量。
根据新能源电站运行经验并结合电力***调度机构对新能源电站并网点电压的运行要求，确定新能源电站的母线电压运行范围；设定集电线路、新能源电站无功补偿装置和风电机组变流器的过/欠电压保护定值，或设定集电线路、新能源电站无功补偿装置和光伏并网逆变器的过/欠电压保护定值。
设新能源电站并网点电压参考值为Uref，有：
Uref＝(Umax+Umin)/2 (1)
其中,Umax表示电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行上限值，Umin表示电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行下限值。
所述第一目标指令和第二目标指令均包括电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行上限值Umax和电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行下限值Umin。
所述步骤3中，新能源电站的无功容量包括新能源电站总容性无功容量Qc和新能源电站总感性无功容量QL，Qc和QL分别表示为：
Qc＝Qc1+Qc2 (2)
QL＝QL1+QL2 (3)
其中，Qc1表示风电机组变流器/光伏并网逆变器单独测试时新能源电站并网点的容性无功容量，Qc2表示新能源电站无功补偿装置单独测试时新能源电站并网点的容性无功容量，QL1表示风电机组变流器/光伏并网逆变器单独测试时新能源电站并网点的感性无功容量，QL2表示新能源电站无功补偿装置单独测试时新能源电站并网点的感性无功容量。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明提供的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法便于现场操作，能够准确测量出在电力***调度机构要求电压运行范围内的新能源电站真实的无功容量，同时把对电网的影响程度降至最低；
(2)本发明提供的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，解决了电网网架薄弱地区的新能源电站无法在合理电压运行范围内(电力***调度机构给定值或运行经验数据)进行有效的无功容量检测问题。
附图说明
图1是本发明实施例中新能源电站无功电压控制原理框图；
图2是本发明实施例中风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量检测流程图；
图3是本发明实施例中新能源电站无功补偿装置的无功容量检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，首先根据当地电网、新能源电站的运行情况，结合电力***调度机构要求，调整新能源电站无功补偿装置、风电机组变流器/光伏并网逆变器和集电线路的保护整定值，以备出现电压越限时能快速、准确切除相关设备或线路；其次，检查新能源电站AVC***运行控制能力，以及各装置间的通讯是否正常；最后应检查无功补偿装置后台和EMS***的控制和运行能力。具体方案如下：
通过调整新能源电站无功补偿装置和风电机组变流器/光伏并网逆变器的运行方式，使其在同一时间运行在不同工作方式下，增加并网点电压可调整范围，达到有效测量无功容量的目的。新能源电站无功电源控制原理框图如图1所示。
本发明提供的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法包括以下步骤：
步骤1：确定新能源电站无功容量检测对象；
步骤2：检测风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量；
步骤3：检测新能源电站无功补偿装置的无功容量；
步骤4：确定新能源电站的无功容量。
新能源电站无功容量检测对象包括风电场无功电源和光伏发电站无功电源。国家标准GB/T 19963-2011《风电场接入电力***规定》和国家标准GB/T 19964-2012《光伏发电站接入电力***技术规定》，对风电场/光伏发电站的无功容量做出了明确规定，其中风电场无功电源包括风电机组变流器和风电场无功补偿装置；光伏发电站无功电源包括光伏并网逆变器和光伏发电站无功补偿装置。
如图2，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：确定新能源电站并网点(输出汇聚点)电压运行范围，并设定过/欠电压保护定值；
步骤2-2：通过AVC(自动电压控制Automatic Voltage Control)***或无功补偿装置控制***将新能源电站无功补偿装置设置为恒无功控制方式；
步骤2-3：通过AVC***或EMS(能量管理平台)***将风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功功率输出逐步设置至0Mvar；
步骤2-4：调整新能源电站无功补偿装置的无功功率设定值，将新能源电站并网点(输出汇聚点)电压控制在要求的运行范围内；
步骤2-5：AVC***或EMS***下发第一控制指令，根据第一控制指令将风电机组变流器/光伏并网逆变器设置为恒电压控制方式，并将风电机组变流器/光伏并网逆变器的目标电压跟踪值设置为接收AVC***或EMS***的给定值；
步骤2-6：AVC***或EMS***下发第一目标指令，测试风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量。
所述步骤3中，新能源电站无功补偿装置包括风电场无功补偿装置和光伏发电站无功补偿装置。
如图3，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：确定新能源电站并网点(输出汇聚点)电压运行范围，并设定过/欠电压保护定值；
步骤3-2：通过AVC***或EMS***将风电机组变流器/光伏并网逆变器设置为恒无功控制方式；
步骤3-3：通过AVC***或无功补偿装置控制***，将新能源电站无功补偿装置的无功功率输出逐步设置至0Mvar；
步骤3-4：通过AVC***或EMS***调整风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功功率设定值，使新能源电站并网点(输出汇聚点)电压控制在要求的运行范围内；
步骤3-5：通过AVC***或无功补偿装置控制***下发第二控制指令，根据第二控制指令将新能源电站无功补偿装置设置为恒电压控制方式，并将新能源电站无功补偿装置的目标电压跟踪值设置为接收AVC***或EMS***的给定值；
步骤3-6：AVC***或无功补偿装置控制***下发第二目标指令，测试新能源电站无功补偿装置的无功容量。
根据新能源电站运行经验并结合电力***调度机构对新能源电站并网点(输出汇聚点)电压的运行要求，确定新能源电站并网点(输出汇聚点)电压运行范围；设定集电线路、新能源电站无功补偿装置和风电机组变流器的过/欠电压保护定值，或设定集电线路、新能源电站无功补偿装置和光伏并网逆变器的过/欠电压保护定值。
设新能源电站并网点(输出汇聚点)电压参考值为Uref，有：
Uref＝(Umax+Umin)/2 (1)
其中,Umax表示电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行上限值，Umin表示电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行下限值。
所述第一目标指令和第二目标指令均包括电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行上限值Umax和电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行下限值Umin。
所述步骤3中，新能源电站的无功容量包括新能源电站总容性无功容量Qc和新能源电站总感性无功容量QL，Qc和QL分别表示为：
Qc＝Qc1+Qc2 (2)
QL＝QL1+QL2 (3)
其中，Qc1表示风电机组变流器/光伏并网逆变器单独测试时新能源电站并网点(输出汇聚点)的容性无功容量，Qc2表示新能源电站无功补偿装置单独测试时新能源电站并网点(输出汇聚点)的容性无功容量，QL1表示风电机组变流器/光伏并网逆变器单独测试时新能源电站并网点(输出汇聚点)的感性无功容量，QL2表示新能源电站无功补偿装置单独测试时新能源电站并网点(输出汇聚点)的感性无功容量。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定新能源电站无功容量检测对象；
步骤2：检测风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量；
步骤3：检测新能源电站无功补偿装置的无功容量；
步骤4：确定新能源电站的无功容量；
所述步骤1中，新能源电站无功容量检测对象包括风电场无功电源和光伏发电站无功电源；
所述风电场无功电源包括风电机组变流器和风电场无功补偿装置；
所述光伏发电站无功电源包括光伏并网逆变器和光伏发电站无功补偿装置；
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：确定新能源电站并网点电压运行范围，并设定过/欠电压保护定值；
步骤2-2：通过AVC***或无功补偿装置控制***将新能源电站无功补偿装置设置为恒无功控制方式；
步骤2-3：通过AVC***或EMS***将风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功功率输出逐步设置至0Mvar；
步骤2-4：调整新能源电站无功补偿装置的无功功率设定值，将新能源电站并网点电压控制在要求的运行范围内；
步骤2-5：AVC***或EMS***下发第一控制指令，根据第一控制指令将风电机组变流器/光伏并网逆变器运行方式设置为恒电压控制方式，并将风电机组变流器/光伏并网逆变器的目标电压跟踪值设置为接收AVC***或EMS***的给定值；
步骤2-6：AVC***或EMS***下发第一目标指令，测试风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功容量。
2.根据权利要求1所述的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，其特征在于：所述步骤3中，新能源电站无功补偿装置包括风电场无功补偿装置和光伏发电站无功补偿装置。
3.根据权利要求2所述的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：确定新能源电站并网点电压运行范围，并设定过/欠电压保护定值；
步骤3-2：通过AVC***或EMS***将风电机组变流器/光伏并网逆变器设置为恒无功控制方式；
步骤3-3：通过AVC***或无功补偿装置控制***，将新能源电站无功补偿装置的无功功率输出逐步设置至0Mvar；
步骤3-4：通过AVC***或EMS***调整风电机组变流器/光伏并网逆变器的无功功率设定值，使新能源电站并网点电压控制在要求的运行范围内；
步骤3-5：通过AVC***或无功补偿装置控制***下发第二控制指令，根据第二控制指令将新能源电站无功补偿装置运行方式设置为恒电压控制方式，并将新能源电站无功补偿装置的目标电压跟踪值设置为接收AVC***或EMS***的给定值；
步骤3-6：AVC***或无功补偿装置控制***下发第二目标指令，测试新能源电站无功补偿装置的无功容量。
4.根据权利要求1或3所述的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，其特征在于：根据新能源电站运行经验并结合电力***调度机构对新能源电站并网点电压的运行要求，确定新能源电站并网点电压运行范围；设定集电线路、新能源电站无功补偿装置和风电机组变流器的过/欠电压保护定值，或设定集电线路、新能源电站无功补偿装置和光伏并网逆变器的过/欠电压保护定值。
5.根据权利要求1或3所述的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，其特征在于：设新能源电站并网点电压参考值为Uref，有：
Uref＝(Umax+Umin)/2 (1)
其中,Umax表示电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行上限值，Umin表示电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行下限值。
6.根据权利要求1或3所述的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，其特征在于：所述第一目标指令和第二目标指令均包括电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行上限值Umax和电力***调度机构或新能源电站运行经验给出的并网点电压允许运行下限值Umin。
7.根据权利要求3所述的接入弱电网的新能源电站无功容量检测方法，其特征在于：所述步骤3中，新能源电站的无功容量包括新能源电站总容性无功容量Qc和新能源电站总感性无功容量QL，Qc和QL分别表示为：
Qc＝Qc1+Qc2 (2)
QL＝QL1+QL2 (3)
其中，Qc1表示风电机组变流器/光伏并网逆变器单独测试时新能源电站并网点的容性无功容量，Qc2表示新能源电站无功补偿装置单独测试时新能源电站并网点的容性无功容量，QL1表示风电机组变流器/光伏并网逆变器单独测试时新能源电站并网点的感性无功容量，QL2表示新能源电站无功补偿装置单独测试时新能源电站并网点的感性无功容量。
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