本發明專利技術提供一種風電場發電系統的電氣主拓撲完整性的監測方法以及使用所述監測方法的控制設備。所述監測方法包括：在風電場發電系統的控制器端，實時監測影響電氣拓撲完整性的各個監測源的狀態；如果確定監測的任一個監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常，則停止執行電網調度指令。使用所述檢測方法的控制設備，包括：第一模塊，用于實時監測影響電氣拓撲完整性的各個監測源的狀態；第二模塊，用于如果確定監測的任一個監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常，則停止執行電網調度指令。
【技術實現步驟摘要】
本申請涉及一種電氣主拓撲完整性的監測方法和設備，尤其涉及一種用于實時監測風電場的電氣主拓撲完整性的方法以及設備，從而準確地區分多種設備的運行狀態并做出相應的響應。
技術介紹
在風力發電系統中，間歇性風電造成電網電壓波動、系統短路容量增加、暫態穩定性改變，特別在大規模風電集中接入電網情況下尤為突出。同時，電網末端電能質量也會影響風場，例如電網擾動導致風機脫網，風電場解列，不平衡電壓會造成機組振動、過熱。研究風電場并網的技術關鍵，在于將風電場作為一個整體單元接入電網來分析，通過改善風電場并網點(Point of Common Coupling,簡稱PCC)的穩定性，以實現整個風電 場的并網性能提聞。PCC點的穩定性最重要的指標為電壓穩定性，電壓波動直接影響了風機的安全穩定運行，危害甚至波及所接入的電力網絡。根據潮流分析技術可知，PCC點的電壓主要受該點的無功功率影響當消耗感性無功功率過多時(下簡稱吸收無功功率)電壓將會下降；反之，當發出感性無功功率過多時(下簡稱發出無功功率)電壓將會上升。通過某些技術控制PCC點的無功功率動態平衡，即達到了控制PCC點電壓穩定的效果。控制風電場PCC點的無功功率平衡，受到兩個技術點制約首先必須滿足我國電力系統無功功率“分層分區”控制原則，其次必須充分考慮風電場無功功率源的控制機理。風電場無功功率源主要有兩種風機和集中無功補償設備。集中無功補償設備，例如靜止無功補償(如SVC)裝置對風電場的無功功率平衡起到了積極有效的作用，但也存在造價、損耗和穩定性的缺陷，和風機運行配合差。風機具有額外發出無功功率的能力，但單機自由控制會引起風電場無功功率內耗，無法達到指定控制目標。圖IA和圖IB分別示出了使用SVC的兩種通用的電氣網絡拓撲。在如圖IA和圖IB所示的風電系統中，低壓母線接入了多條風電集電線路，該類線路僅消耗無功功率；此外，SVC同樣接入低壓母線，控制其發出或者吸收無功功率，使得PCC的電壓在允許范圍內。圖IB中所示的拓撲中，使用多個SVC，并且通過多個并網變壓器并網。然而,風力發電最顯著的特點是風力大小的不確定性。當風力很小時,風機處于待機狀態，風電場PCC點的電流很小。當故障引起了風電場風電集電線路開關跳閘，或風機群大量停機時，風電場PCC點的電流也很小。用于遠程調度的電壓自動控制(AVC，AutoVoltage Control)主站無法快速識別甚至無法識別風電場的運行狀態，故而會持續發出遠程控制指令，要求風電場執行所述命令。由于無法區分風機處于待機狀態和風電場實際發生故障的狀況，因此在風電場拓撲關系已經破壞的情況下，還繼續執行電網調度AVC主站發出的指令發出或吸收無功功率，惡化電壓波動，很可能引發出新故障
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種風電場發電系統的電氣主拓撲完整性的監測方法和設備，實時監測影響風電場的電氣主拓撲完整性的各個監測源的狀態，準確地區分風力波動導致的風機待機和實際故障，從而做出相應的響應，提高系統穩定性。根據本專利技術的一方面，提供一種風電場發電系統的電氣主拓撲完整性的監測方法，包括在風電場發電系統的控制設備執行以下步驟實時監測影響電氣拓撲完整性的各個監測源的狀態；如果確定監測的任一個監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常，則停止執行電網調度指令。可由風電場電壓自動控制(AVC)設備執行所述監測方法的步驟。所述影響電氣拓撲完整性的監測源可包括以下的至少一個風電場發電系統的高壓母線、并網點的風電送出線路、風電場內所有的低壓母線、所有的并網變壓器以及所有的集電線路。其中，所述所有的集電線路可作為一個集電線路監測源被監測，并且所述所有的并網變壓器可作為一個并網變壓器監測源被監測。 所述風電場AVC設備可通過設置在電網中所述各個監測源處的電壓互感器和電流互感器采集各個監測源的狀態信息，以監測所述各個監測源的狀態。當監測到并網點的風電送出線路的電流小于預定的工作電流門限值且高壓母線電壓低于預定的工作電壓門限值時，可確定風電送出線路發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當監測到高壓母線或任一低壓母線發生短路故障時，可確定所述高壓母線或低壓母線發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當監測到所有的并網變壓器發生故障時，可確定所述并網變壓器作為一個并網變壓器監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當監測到每個集電線路的電流小于預定的工作電流門限值，且其所連接的風機都未發電，則可確定所有的集電線路作為一個集電線路監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當監測到高壓母線或任一低壓母線電氣數據采集回路一相或多相斷開時，可確定所述高壓母線或低壓母線發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當監測到任一并網變壓器的電氣數據采集回路一相或多相斷開時，可確定所述并網變壓器發生故障。當監測到風電送出線路的電氣數據采集回路一相或多相斷開，導致并網點電氣數據無法正常采集時，可確定所述風電送出線路發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。所述電網調度命令是無功功率控制命令、并網點電壓控制命令以及并網點功率因數控制命令中的至少一個。可將所述預定的工作電流門限值設置為并網點的風電送出線路的額定工作電流的5% 8%，所述預定的工作電壓門限值可設置為并網點的風電送出線路的額定工作電壓的20%。所述預定的工作電流門限值可設置為集電線路的額定工作電流的5% 8%。根據本專利技術的另一方面，提供一種在風電場發電系統中監測電氣主拓撲完整性的控制設備，包括第一模塊，用于實時監測影響電氣拓撲完整性的各個監測源的狀態；第二模塊，用于如果確定監測的任一個監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常，則停止執行電網調度指令。所述控制設備可以是由風電場電壓自動控制(AVC)設備。所述影響電氣拓撲完整性的監測源可包括以下的至少一個風電場發電系統的高壓母線、并網點的風電送出線路、風電場內所有的低壓母線、所有的并網變壓器以及所有的集電線路。其中，所述所有的集電線路可作為一個集電線路監測源被監測，并且所述所有的并網變壓器可作為一個并網變壓器監測源被監測。所述風電場AVC設備可通過設置在電網中所述各個監測源處的電壓互感器和電流互感器采集各個監測源的狀態信息，以監測所述各個監測源的狀態。當第一模塊監測到并網點的風電送出線路的電流小于預定的工作電流門限值且高壓母線電壓低于預定的工作電壓門限值時，第二模塊可確定風電送出線路發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當第一模塊監測到高壓母線或任一低壓母線發生短路故障時，第二模塊可確定所述高壓母線或低壓母線發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當第一模塊監測到所有的并網變壓器發生故障時，第二模塊可確定所述并網變壓器作為一個并網變壓器監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當第一模塊監測到每個集電線路的電流小于預定的工作電流門限值，且其所連接的風機都未發電，則第二模塊可確定所有的集電線路作為一個集電線路監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當第一模塊監測到高壓母線或任一低壓母線電氣數據采集回路一相或多相斷開時，第二模塊可確定所述高壓母線或低壓母線發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常。當第一模塊監測到任一并網變壓器的電氣數據采集回路一相或多相斷開時，第二模塊可確定所述并網變壓器發生故障。當第一模塊監測到本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種風電場發電系統的電氣主拓撲完整性的監測方法，包括在風電場發電系統的控制設備執行以下步驟：實時監測影響電氣拓撲完整性的各個監測源的狀態；如果確定監測的任一個監測源發生將導致電氣拓撲完整性破壞的異常，則停止執行電網調度指令。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：舒鵬，喬元，張毅，
申請(專利權)人：北京金風科創風電設備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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