李朝陽(yáng)1，宋朋飛，苗長(zhǎng)越1，常喜強(qiáng)2，樊國(guó)偉2，張 鋒2，王 衡2，亢朋朋

(1.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047；2.新疆電力調(diào)度控制中心，新疆 烏魯木齊 830006；3.國(guó)網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

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基于風(fēng)電匯集地區(qū)無(wú)功系統(tǒng)優(yōu)化的研究

李朝陽(yáng)1，宋朋飛3，苗長(zhǎng)越1，常喜強(qiáng)2，樊國(guó)偉2，張 鋒2，王 衡2，亢朋朋3

(1.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047；2.新疆電力調(diào)度控制中心，新疆 烏魯木齊 830006；3.國(guó)網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

在對(duì)風(fēng)電場(chǎng)匯集站無(wú)功電壓控制研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前風(fēng)電場(chǎng)沒(méi)有建立統(tǒng)一的AVC控制系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)僅依靠廠家提供的電壓控制手段進(jìn)行電壓控制的現(xiàn)狀，提出了基于風(fēng)機(jī)、風(fēng)電場(chǎng)匯集站無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備SVC/SVG的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓管理系統(tǒng)(VMP)。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓進(jìn)行協(xié)調(diào)控制和管理，提高風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓運(yùn)行水平，滿足風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功運(yùn)行要求，進(jìn)而為風(fēng)電場(chǎng)群、風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)無(wú)功電壓控制奠定基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的合理性和有效性。

風(fēng)電場(chǎng)；VMP；協(xié)調(diào)控制；電壓控制

0 引 言

隨著風(fēng)電大規(guī)模的開(kāi)發(fā)和利用，國(guó)內(nèi)建立了以49.5 MW或200 MW的多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)電場(chǎng)匯集后統(tǒng)一接入電網(wǎng)，而每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和風(fēng)電場(chǎng)匯集站均接在電網(wǎng)的末端，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，短路水平較小，在風(fēng)電出力較大、較小時(shí)電壓控制難度大，電壓控制與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)弱、風(fēng)機(jī)數(shù)量、風(fēng)機(jī)類型、風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、升壓站變壓器抽頭有關(guān)，需要對(duì)這些設(shè)備統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制和管控，形成單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓綜合控制，建立了基于風(fēng)機(jī)和單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)電壓調(diào)控裝置的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(VMP系統(tǒng))，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓進(jìn)行協(xié)調(diào)控制和管理，提高風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓運(yùn)行水平，滿足風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功運(yùn)行要求，進(jìn)而為風(fēng)電場(chǎng)群、風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)無(wú)功電壓控制奠定基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的合理性和有效性。

1 風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制現(xiàn)狀

風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功電壓控制應(yīng)按照分層和分區(qū)基本平衡的原則進(jìn)行控制，并滿足風(fēng)電場(chǎng)在各種工況下的運(yùn)行要求[1-3]。風(fēng)電機(jī)組應(yīng)具有一定的無(wú)功容量，至少不低于風(fēng)電機(jī)組在額定有功功率輸出時(shí)超前0.95至滯后0.95功率因數(shù)所確定的無(wú)功容量范圍。具有控制其發(fā)出的無(wú)功功率在無(wú)功容量范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)可調(diào)的能力。風(fēng)電場(chǎng)要充分利用風(fēng)電機(jī)組、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行調(diào)壓。

傳統(tǒng)的無(wú)功調(diào)壓方法主要是由電網(wǎng)調(diào)控中心根據(jù)往年的經(jīng)驗(yàn)，按照夏大、夏小、冬大、冬小及平常的高峰低谷期進(jìn)行電量的分配和對(duì)潮流的分布調(diào)試。并根據(jù)每年新增的負(fù)荷對(duì)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行電量的調(diào)控。這在大體上是可以的，但是對(duì)于今天日益復(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)講就存在精確性的問(wèn)題。在科技日益發(fā)達(dá)的今天，穩(wěn)定性、安全性、精確性是對(duì)一個(gè)電網(wǎng)的考驗(yàn)[4-7]。目前的弊端主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1)現(xiàn)在給定的數(shù)據(jù)一般是近幾年的經(jīng)驗(yàn)推算的，并不是實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，這方面沒(méi)有達(dá)到精確性的目的，對(duì)小的負(fù)荷來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么影響，但對(duì)大負(fù)荷地區(qū)來(lái)講當(dāng)超過(guò)所給定的最大極限時(shí)，會(huì)給調(diào)壓系統(tǒng)特別會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成巨大安全隱患。

2)現(xiàn)在的調(diào)控中心一般是24 h監(jiān)控，不允許工作人員離崗運(yùn)行，這在無(wú)形中給人造成的壓力是注意力不高，精神狀態(tài)不好。當(dāng)工作人員精神狀態(tài)不好時(shí)，注意力容易下降，一點(diǎn)小的失誤操作都可能會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行事故。

3)各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)之間，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功電壓進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控，從而也造成無(wú)功電壓的調(diào)節(jié)處于一個(gè)比較困難的階段；而且每個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況也并不一致，從而對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電壓調(diào)節(jié)帶來(lái)了一定的困難。各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的電壓調(diào)控系統(tǒng)，導(dǎo)致內(nèi)部之間比較混亂，即使出現(xiàn)事故也經(jīng)常出現(xiàn)“踢皮球”現(xiàn)象，找不到真正的事故原因。使電網(wǎng)的安全性沒(méi)有凸現(xiàn)出來(lái)，也沒(méi)有達(dá)到經(jīng)濟(jì)性效果。

基于以上的問(wèn)題，了解到現(xiàn)在的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還存在著不足，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和研究。下面提出了一種新型的無(wú)功電壓管理控制系統(tǒng)——VMP，運(yùn)用現(xiàn)在的智能控制手段對(duì)各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)匯集站進(jìn)行控制，并且對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)取監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電壓進(jìn)行補(bǔ)充和投切。并對(duì)各個(gè)匯集站的電壓進(jìn)行一個(gè)合理的調(diào)控，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制手段及無(wú)功電壓控制影響因素

目前風(fēng)電場(chǎng)電氣部分主要由風(fēng)機(jī)、變壓器、無(wú)功補(bǔ)償裝置組成。由于電網(wǎng)各點(diǎn)的電壓調(diào)整不同于頻率調(diào)節(jié)，可由電網(wǎng)統(tǒng)一進(jìn)行；又由于電網(wǎng)各點(diǎn)電壓主要反映該點(diǎn)的無(wú)功功率的平衡問(wèn)題，所以電壓調(diào)節(jié)方式主要有集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償。風(fēng)電場(chǎng)補(bǔ)償方式一般要根據(jù)具體情況而定，由于所處的環(huán)境和條件不同，選取的情況也不一樣。最主要的目的是補(bǔ)充無(wú)功，達(dá)到所需要的補(bǔ)償量?，F(xiàn)在也有很多風(fēng)機(jī)廠家根據(jù)需求方的技術(shù)要求及國(guó)家給出的技術(shù)和資金的支持，從風(fēng)機(jī)入手，使風(fēng)機(jī)的技術(shù)水平到達(dá)了一個(gè)高的平臺(tái)，使現(xiàn)在的風(fēng)機(jī)可以吸/發(fā)無(wú)功，從而達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的；現(xiàn)在經(jīng)常用到的是并聯(lián)電容電抗器，調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，增加靜態(tài)無(wú)功裝置(SVC/SVG)對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功的目的[8]。

2.1 風(fēng)電機(jī)組

隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組從原來(lái)的不具有無(wú)功控制能力發(fā)展到能夠輸出一定的無(wú)功。目前雙饋式異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是主流的機(jī)型。雙饋風(fēng)電機(jī)組接入系統(tǒng)如圖1所示，雙饋式異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)有功/無(wú)功的解耦，具備一定的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功輸出的能力。

圖1 雙饋風(fēng)電機(jī)組及其接入系統(tǒng)

永磁直驅(qū)的接入系統(tǒng)如圖2所示，永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于通過(guò)全容量與電網(wǎng)連接，則能夠靈活地對(duì)無(wú)功進(jìn)行控制。

這兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都具備以恒電壓模式工作的能力，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功和電壓的控制。

2.2 并聯(lián)電容電抗器和動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備

電容器的主要作用是提供無(wú)功以達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。然而電容器的補(bǔ)償能力主要受母線電壓的影響，發(fā)出的無(wú)功功率與電壓的平方成正比即

QC=V2/XC

(1)

式(1)中可以得出當(dāng)電網(wǎng)傳輸?shù)臒o(wú)功偏多，而補(bǔ)償點(diǎn)的電壓又比較低的情況下，需要吸收大量的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償用來(lái)使電壓恢復(fù)到額定水平；此時(shí)電容器發(fā)出的無(wú)功反而隨電壓的下降成平方關(guān)系銳減，促使電壓值變得更小[9]。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足時(shí)，電網(wǎng)發(fā)生故障或由于其他原因?qū)е码妷航档偷那闆r下，電容器所提供的無(wú)功不足導(dǎo)致電壓繼續(xù)下降，將會(huì)造成電網(wǎng)處于危險(xiǎn)的狀態(tài)。

靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC/SVG)具有快速、連續(xù)、雙向調(diào)節(jié)無(wú)功的能力。SVC/SVG在輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)中起到了減少風(fēng)電場(chǎng)受隨機(jī)風(fēng)速擾動(dòng)引起的電壓波動(dòng)和提高陣風(fēng)擾動(dòng)引起的電壓穩(wěn)定的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展以及用戶對(duì)電網(wǎng)安全認(rèn)識(shí)的提高，目前這種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置已經(jīng)得到了普遍的使用。

2.3 變壓器及其分接頭

變壓器的作用實(shí)際上就是通過(guò)改變分接頭來(lái)改變變壓器的變比，正是通過(guò)改變高低壓側(cè)兩端的阻抗、導(dǎo)納的大小來(lái)改變其兩側(cè)的電壓。

普通變壓器的分接頭只能在停電的狀態(tài)下調(diào)整，它不能改變負(fù)荷變化二次側(cè)電壓的變化幅度，而且其電壓調(diào)節(jié)范圍也較小，靠普通變壓器的分接頭無(wú)法滿足調(diào)壓要求。這時(shí)可以借助有載調(diào)壓變壓器進(jìn)行調(diào)壓，在電力網(wǎng)電壓變化時(shí)，不停電的改變變壓器的分接頭滿足調(diào)壓要求，調(diào)節(jié)速度也比較快，改變一擋分接頭需2～5 s，而且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，是一種有效的調(diào)壓措施。利用有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓一般僅使用局部個(gè)別地區(qū)和單位的電壓調(diào)整，而不一定完全適用于系統(tǒng)調(diào)壓，只有當(dāng)系統(tǒng)中無(wú)功功率電源容量大于無(wú)功負(fù)荷時(shí)才有利。

2.4 無(wú)功電壓影響因素

系統(tǒng)電壓變化量可以表示為

(2)

從式(2)可以看出，系統(tǒng)電壓受兩個(gè)因素的影響：一個(gè)是PR/V分量；另一個(gè)是QX/V分量。進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓時(shí)要根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)定。當(dāng)在低電壓線路中，一般導(dǎo)線橫截面積比較小，此時(shí)線路的電阻遠(yuǎn)大于電抗，負(fù)荷所占的比例就高，在公式ΔV中，PR/V所占的比例較大；在高壓線路中，情況恰恰相反。

此時(shí)需要增加系統(tǒng)中無(wú)功功率或改變系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如發(fā)電機(jī)、并聯(lián)電容器、電抗器;或者改變有功功率和無(wú)功功率的分布進(jìn)行調(diào)壓,如改變變壓器分接頭調(diào)壓。

2.5 系統(tǒng)無(wú)功調(diào)節(jié)

當(dāng)前，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)普遍使用的調(diào)節(jié)無(wú)功電壓的措施如圖3所示。

圖3 調(diào)節(jié)無(wú)功電壓的措施

系統(tǒng)優(yōu)先考慮風(fēng)機(jī)調(diào)壓，因?yàn)樗恍枰郊釉O(shè)備，而是充分利用發(fā)電機(jī)本身具有發(fā)出或吸收無(wú)功功率的能力，從而不需要附加投入[6-8]。在供電線路不長(zhǎng)，電壓損耗不大，僅使用發(fā)電機(jī)調(diào)壓就能滿足要求。對(duì)于通過(guò)多級(jí)電壓輸電的負(fù)荷，僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓，往往不能滿足負(fù)荷的電壓要求。在此種情況下下，系統(tǒng)可以并聯(lián)電容器、電抗器來(lái)補(bǔ)償無(wú)功，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，減少電網(wǎng)的電壓損耗，提高母線的電壓水平。如果還不能滿足系統(tǒng)所需要的無(wú)功，這時(shí)可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)節(jié)SVC/SVG來(lái)進(jìn)行無(wú)功電壓的補(bǔ)償；SVC/SVG向負(fù)荷點(diǎn)就近提供無(wú)功電壓，減小系統(tǒng)流入的無(wú)功功率，這樣可使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的壓降減小，達(dá)到補(bǔ)償電壓的目的。此時(shí)，如果還不能達(dá)到系統(tǒng)所需要的無(wú)功，這時(shí)系統(tǒng)可以通過(guò)改變變壓器的分接頭進(jìn)行調(diào)壓，從而改變變壓器變比，以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓目的。必須強(qiáng)調(diào)的是：在系統(tǒng)無(wú)功不足的條件下，不易采用調(diào)整變壓器分接頭的辦法來(lái)調(diào)壓。因?yàn)楫?dāng)某一地區(qū)的電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)所需的無(wú)功功率也增大了，這就可能擴(kuò)大系統(tǒng)的無(wú)功缺失更大，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓水平進(jìn)一步的降低。從全局來(lái)看，這樣做是不合適的。

對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)調(diào)壓?jiǎn)栴}，需要根據(jù)具體的情況對(duì)可能采用的措施進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，才能找到合理的答案。

3 風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓管控系統(tǒng)(VMP系統(tǒng))

在此情況下，提出了一種控制系統(tǒng)——無(wú)功電壓管控系統(tǒng)(voltage/var management platform，VMP)，VMP為風(fēng)電場(chǎng)電壓/無(wú)功功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于MW級(jí)風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)電壓控制和無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償。控制系統(tǒng)的模型如圖4所示。

圖4 VMP系統(tǒng)

VMP系統(tǒng)在風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)都有監(jiān)測(cè)點(diǎn)接入。在暫態(tài)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電壓遇到故障時(shí)，VMP系統(tǒng)通過(guò)控制SVC/SVG無(wú)功補(bǔ)償措施進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)故障結(jié)束后能夠使無(wú)功電流迅速恢復(fù)到正常水平，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越。從而體現(xiàn)了VMP控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快，精度高，邏輯準(zhǔn)確。

VMP系統(tǒng)有多種控制模式，如恒電壓控制、恒無(wú)功功率控制、恒功率因數(shù)控制等，這幾種控制模式的特點(diǎn)是控制精度高、響應(yīng)時(shí)間短。保證風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的動(dòng)態(tài)部分自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保電容器、電抗器支路在緊急狀況下能被快速正確地投切。

VMP控制方式有遠(yuǎn)程主從控制和就地手動(dòng)控制。遠(yuǎn)程主從控制可以通過(guò)計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備從遠(yuǎn)方進(jìn)行實(shí)時(shí)的操作和監(jiān)控，具有操作方便和速度快的優(yōu)點(diǎn)；另一種方式利用就地控制裝置上的開(kāi)關(guān)或按鈕，以人工手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備啟/停操作控制，由現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行手動(dòng)控制操作，兩種控制方式配合使用達(dá)到最優(yōu)控制效果。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證所提出的VMP系統(tǒng)的有效性和合理性，在某地區(qū)某風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。該風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量為174 MW，由116臺(tái)金風(fēng)的1.5 MW風(fēng)機(jī)組成，無(wú)功補(bǔ)償容量為52 Mvar，其中30 Mvar由SVC補(bǔ)償,22 Mvar由SVG補(bǔ)償?？刂仆?fù)鋱D如圖5所示。

圖5 VMP系統(tǒng)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

針對(duì)上述風(fēng)電場(chǎng)幾種電壓無(wú)功電壓補(bǔ)償措施所存在的不足情況，采用VMP系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功電壓的補(bǔ)償和調(diào)壓，并在恒電壓的控制模式下進(jìn)行試驗(yàn)。

為了試驗(yàn)進(jìn)程能夠穩(wěn)妥，確定VMP系統(tǒng)投運(yùn)步驟如下：

第1階段：在1號(hào)主變壓器運(yùn)行時(shí)，使SVC處于零輸出的熱備狀態(tài)，投入第1套VMP系統(tǒng)，控制風(fēng)電場(chǎng)1號(hào)主變壓器二次側(cè)的電壓穩(wěn)定。觀察VMP 1個(gè)星期的運(yùn)行情況，如果VMP系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定則完全退出SVC，保持VMP系統(tǒng)運(yùn)行并持續(xù)觀察設(shè)備的調(diào)節(jié)性能和穩(wěn)定性情況。

第2階段：在2號(hào)主變壓器運(yùn)行時(shí)，使SVG處于零輸出的熱備狀態(tài)，投入第2套VMP系統(tǒng)運(yùn)行，控制風(fēng)電場(chǎng)2號(hào)主變壓器二次側(cè)的電壓穩(wěn)定，觀察VMP 1個(gè)星期的運(yùn)行情況。若VMP系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定則完全退出SVG，保持VMP系統(tǒng)運(yùn)行并持續(xù)觀察其調(diào)節(jié)性能和穩(wěn)定性等性能情況。

第3階段：完全退出SVC、SVG，讓VMP系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行模式，兩套VMP系統(tǒng)采用與風(fēng)電場(chǎng)原集中無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備相同的控制策略，即控制風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)集電線路電壓為38 kV，運(yùn)行觀察至少1個(gè)月的時(shí)間。

圖6和圖7是2014年11月12日至2015年1月13日風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)截圖，分別代表1號(hào)主變壓器和2號(hào)主變壓器高壓側(cè)電壓、低壓側(cè)電壓、高壓側(cè)有功功率和高壓側(cè)無(wú)功功率。

從圖6、圖7的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出，主變壓器高壓側(cè)電壓以116 kV為中心在113～118 kV范圍內(nèi)波動(dòng)，最高短時(shí)尖峰電壓不超過(guò)119 kV，最低短時(shí)尖峰電壓為111 kV，滿足負(fù)荷電網(wǎng)的運(yùn)行要求。在不同功率階段(從小負(fù)荷到大負(fù)荷共經(jīng)歷17次)，VMP系統(tǒng)都能夠控制風(fēng)電廠電壓穩(wěn)定。

圖6 1號(hào)主變壓器高壓側(cè)電壓、低壓側(cè)電壓、高壓側(cè)有功、高壓側(cè)無(wú)功

圖7 2號(hào)主變壓器高壓側(cè)電壓、低壓側(cè)電壓、高壓側(cè)有功、高壓側(cè)無(wú)功

通過(guò)以上分析，得知了VMP系統(tǒng)與SVG對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功電壓的補(bǔ)償起到了很好的穩(wěn)定作用。在監(jiān)控時(shí)間段內(nèi)不投無(wú)功補(bǔ)償裝置SVG、投入無(wú)功補(bǔ)償裝置SVG以及投入VMP系統(tǒng)對(duì)電壓的控制數(shù)據(jù)對(duì)比分析如圖8～圖10所示。

圖8 沒(méi)有SVG補(bǔ)償時(shí)Ⅱ母電壓Uab的電壓曲線圖

圖9 SVG對(duì)Ⅱ母電壓Uab的控制效果

圖10 VMP系統(tǒng)對(duì)Ⅱ母電壓Uab的控制效果

通過(guò)以上分析，在沒(méi)有SVG無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞较拢妷鹤畲笞钚≈抵顬?.4 kV；在SVG控制方式下，電壓最大最小值之差為0.72 kV；在VMP系統(tǒng)下，電壓最大最小值之差為0.26 kV。對(duì)比可以得出：SVG的投入比沒(méi)有SVG控制效果好，SVG無(wú)功電壓控制與VMP系統(tǒng)相比，VMP控制更平穩(wěn)，誤差更小，精度更高。從而可以得出VMP系統(tǒng)無(wú)功電壓補(bǔ)償效果更好、更具優(yōu)勢(shì)，也保證了輸出電壓的穩(wěn)定性。通過(guò)此風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了VMP系統(tǒng)的合理性和有效性。

5 結(jié) 論

提出了一種新型的控制系統(tǒng)，能夠全局地考慮到風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償，并對(duì)各風(fēng)機(jī)廠無(wú)功補(bǔ)償任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化分配，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的合理性和有效性，并得到以下結(jié)論：

1)風(fēng)電場(chǎng)有功出力的波動(dòng)引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓的波動(dòng)。隨著風(fēng)電有功出力的增大，并網(wǎng)點(diǎn)電壓下降，對(duì)電網(wǎng)無(wú)功需求不斷增大，而VMP系統(tǒng)有效地提供了無(wú)功電壓的補(bǔ)償，起到了較好的效果。

2)VMP系統(tǒng)作為新型無(wú)功控制設(shè)備具有雙向性；并能自動(dòng)連續(xù)地調(diào)整，具有很高的可控性，便于實(shí)施新的控制策略，從而在追加很少的投資情況下，使改善電壓質(zhì)量成為可能。 3)VMP系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓進(jìn)行協(xié)調(diào)控制和管理，提高風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓運(yùn)行水平，滿足風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功運(yùn)行要求，進(jìn)而為風(fēng)電場(chǎng)群、風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)無(wú)功電壓控制奠定基礎(chǔ)，為以后的研究指引了方向。

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李朝陽(yáng)(1986)，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與控制；

常喜強(qiáng)(1976)，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與控制及調(diào)度自動(dòng)化；

樊國(guó)偉(1976)，工程師，研究方向?yàn)檎{(diào)度自動(dòng)化；

張 鋒(1978)，碩士、高級(jí)工程師，研究方向?yàn)檎{(diào)度自動(dòng)化；

王 衡(1984)，碩士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與控制調(diào)度自動(dòng)化；

亢朋朋(1986)，碩士、工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與控制。

Based on the research of reactive voltage control of wind farm collecting stations, because there is no unified AVC control system for wind farms at present and the voltage control of wind farms is only controlled by the voltage control means provided by the manufacturers, a wind farm reactive voltage management system (VMP) is proposed to control and manage the reactive voltage based on the reactive power compensation equipment of wind turbine and wind farm collection station and the dynamic reactive power compensation equipment SVC/SVG. It improves the operation level of reactive power and meets the requirements of reactive power operation. The rationality and effectiveness of the proposed system are verified through the field test.

wind farm；voltage/var management platform(VMP)；coordinated control；voltage control

自治區(qū)自然科學(xué)基金(2013211A006)；國(guó)家863計(jì)劃(2013AA050604)

TM614 <文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003-6954(2016)06-0005-05文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a

1003-6954(2016)06-0005-05

A 文章編號(hào)：1003-6954(2016)06-0005-05

2016-07-15)