风力发电机组的并网电压的控制方法和设备
阅读：333发布：2020-05-12
专利汇可以提供风力发电机组的并网电压的控制方法和设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 风 力 发 电机 组的并网 电压 的控制方法和设备，所述控制方法包括：预测并网电压恢复后的电压峰值，并确定所述电压峰值所处的电压区间；基于确定的电压区间确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式；在并网电压恢复阶段采用所述电压控制方式控制并网电压变化。采用本发明示例性 实施例 的 风力 发电机组 的并网电压的控制方法和设备，可以提高 风力发电机组 并网电压的 稳定性 ，减少风力发电机组批量脱网的风险。，下面是风力发电机组的并网电压的控制方法和设备专利的具体信息内容。
1.一种风力发电机组的并网电压的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
预测并网电压恢复后的电压峰值，并确定所述电压峰值所处的电压区间；
基于确定的电压区间确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式；
在并网电压恢复阶段采用所述电压控制方式控制并网电压变化。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
当预测的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间时，所对应的电压控制方式为通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化，
当预测的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间时，所对应的电压控制方式为通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间时，所对应的电压控制方式为通过限制风力发电机组输出的有功功率恢复速度控制并网电压变化。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电压区间通过以下方式被确定：
将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间的步骤包括：
将电网电压正常波动范围的上限值确定为第一预定电压值，将风力发电机组的电压高保护阈值上限值确定为第二预定电压值，
将电网额定电压值作为第一电压区间的下限，将第一预定电压值作为第一电压区间的上限，第一电压区间为闭区间，
将第一预定电压值作为第二电压区间的下限，将第二预定电压值作为第二电压区间的上限，第二电压区间为半开半闭区间，
将第二预定电压值作为第三电压区间的下限，第三电压区间的上限为无穷大，第三电压区间为开区间。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，利用以下方式调节风力发电机组的无功响应增益：
周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，
确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压是否达到目标电压值；
如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压的第一电压变化量；
将当前获取周期的第一电压变化量与上一获取周期的并网电压的第二电压变化量进行比较；
如果第一电压变化量不小于第二电压变化量，则更新当前的风力发电机组的无功响应增益；
如果第一电压变化量小于第二电压变化量，则保持当前的风力发电机组的无功响应增益。
6.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，利用以下方式调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数：
周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，
确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压是否达到目标电压值；
如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压的第三电压变化量；
将当前获取周期的第三电压变化量与上一获取周期的并网电压的第四电压变化量进行比较；
如果第三电压变化量不小于第四电压变化量，则更新当前的电压控制器的控制参数；
如果第三电压变化量小于第四电压变化量，则保持当前的电压控制器的控制参数。
7.如权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，更新当前的风力发电机组的无功响应增益的步骤包括：增大当前的风力发电机组的无功响应增益，以减小第一电压变化量，其中，更新当前的电压控制器的控制参数的步骤包括：增大当前的电压控制器的控制参数，以减小第三电压变化量。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电压恢复阶段为从并网电压开始恢复的时刻至并网电压恢复至目标电压值的时刻，所述目标电压值为电网电压正常波动范围的下限值。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，预测并网电压恢复后的电压峰值的步骤包括：
在并网电压发生跌落之后确定风电场是否满足电压预测条件；
如果确定风电场满足电压预测条件，则获取在满足所述电压预测条件时刻的风电场的第一电网参数并获取在并网电压开始恢复的时刻的风电场的第二电网参数；
将获取的第一电网参数和第二电网参数输入到风电场的电压预测模型，以通过所述电压预测模型确定并网电压恢复后的电压峰值。
10.一种风力发电机组的并网电压的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：
电压峰值预测单元，预测并网电压恢复后的电压峰值，并确定所述电压峰值所处的电压区间；
控制方式确定单元，基于确定的电压区间确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式；
电压控制单元，在并网电压恢复阶段采用所述电压控制方式控制并网电压变化。
11.如权利要求10所述的控制设备，其特征在于，
当预测的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间时，所对应的电压控制方式为通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化，
当预测的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间时，所对应的电压控制方式为通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间时，所对应的电压控制方式为通过限制风力发电机组输出的有功功率恢复速度控制并网电压变化。
12.如权利要求10所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括：区间划分单元，将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。
13.如权利要求12所述的控制设备，其特征在于，区间划分单元将电网电压正常波动范围的上限值确定为第一预定电压值，将风力发电机组的电压高保护阈值上限值确定为第二预定电压值，
将电网额定电压值作为第一电压区间的下限，将第一预定电压值作为第一电压区间的上限，第一电压区间为闭区间，
将第一预定电压值作为第二电压区间的下限，将第二预定电压值作为第二电压区间的上限，第二电压区间为半开半闭区间，
将第二预定电压值作为第三电压区间的下限，第三电压区间的上限为无穷大，第三电压区间为开区间。
14.如权利要求11所述的控制设备，其特征在于，电压控制单元利用以下方式调节风力发电机组的无功响应增益：
周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，
确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压是否达到目标电压值；
如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压的第一电压变化量；
将当前获取周期的第一电压变化量与上一获取周期的并网电压的第二电压变化量进行比较；
如果第一电压变化量不小于第二电压变化量，则更新当前的风力发电机组的无功响应增益；
如果第一电压变化量小于第二电压变化量，则保持当前的风力发电机组的无功响应增益。
15.如权利要求11所述的控制设备，其特征在于，电压控制单元利用以下方式调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数：
周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，
确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压是否达到目标电压值；
如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压的第三电压变化量；
将当前获取周期的第三电压变化量与上一获取周期的并网电压的第四电压变化量进行比较；
如果第三电压变化量不小于第四电压变化量，则更新当前的电压控制器的控制参数；
如果第三电压变化量小于第四电压变化量，则保持当前的电压控制器的控制参数。
16.如权利要求14或15所述的控制设备，其特征在于，电压控制单元通过增大当前的风力发电机组的无功响应增益，来更新当前的风力发电机组的无功响应增益，以减小第一电压变化量，
电压控制单元通过增大当前的电压控制器的控制参数，来更新当前的电压控制器的控制参数，以减小第三电压变化量。
17.如权利要求10所述的控制设备，其特征在于，所述电压恢复阶段为从并网电压开始恢复的时刻至并网电压恢复至目标电压值的时刻，所述目标电压值为电网电压正常波动范围的下限值。
18.如权利要求10所述的控制设备，其特征在于，电压峰值预测单元包括：
预测条件确定模块，在并网电压发生跌落之后确定风电场是否满足电压预测条件；
参数获取模块，如果确定风电场满足电压预测条件，则获取在满足所述电压预测条件时刻的风电场的第一电网参数并获取在并网电压开始恢复的时刻的风电场的第二电网参数；
电压预测模块，将获取的第一电网参数和第二电网参数输入到风电场的电压预测模型，以通过所述电压预测模型确定并网电压恢复后的电压峰值。
19.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1至9中任意一项所述的风力发电机组的并网电压的控制方法。
20.一种计算装置，其特征在于，所述计算装置包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至9中任意一项所述的风力发电机组的并网电压的控制方法。
风力发电机组的并网电压的控制方法和设备
技术领域
背景技术
[0002] 大型风电场多接入电网末端，远离负荷中心，网架结构薄弱。众多研究及实际案例表明，在电网发生电压跌落故障消除后的电压恢复阶段，由于风电场负载的突减或者大容量电容补偿器的投入会引起电网电压的骤升，使得风电场并网的高压线路可能发生过电压工况。例如，一个典型的电网震荡事故的过程为：在电网发生三相短路事故后，导致风电场发生电压跌落工况，造成部分风力发电机组发生脱网而引起一连串连锁事件，最终导致电压跌落故障消除后发生更为严重的过电压工况，造成更大面积的风力发电机组脱网。
[0003] 随着新能源装机量占全网电源的比例逐渐提高，风力发电机组及风电场的电网适应性能力越来越重要。针对电网环境的改变，传统被动式的适应和调节方式有诸多弊端，已经无法适应风电大发展的形式。
[0004] 现有风电场的电压调节控制方式主要是依托于风力发电机组自身的功率控制方式以及场站级的无功补偿装置，具有滞后性，只有当电压超过设定动作值时，才开始进行电压调节控制。
发明内容
[0005] 本发明的示例性实施例的目的在于提供一种风力发电机组的并网电压的控制方法和设备，以克服上述至少一个缺点。
[0006] 在一个总体方面，提供一种风力发电机组的并网电压的控制方法，所述控制方法包括：预测并网电压恢复后的电压峰值，并确定所述电压峰值所处的电压区间；基于确定的电压区间确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式；在并网电压恢复阶段采用所述电压控制方式控制并网电压变化。
[0007] 可选地，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间时，所对应的电压控制方式可为通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间时，所对应的电压控制方式可为通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间时，所对应的电压控制方式可为通过限制风力发电机组输出的有功功率恢复速度控制并网电压变化。
[0008] 可选地，所述电压区间可通过以下方式被确定：将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。
[0009] 可选地，将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间的步骤可包括：将电网电压正常波动范围的上限值确定为第一预定电压值，将风力发电机组的电压高保护阈值上限值确定为第二预定电压值，将电网额定电压值作为第一电压区间的下限，将第一预定电压值作为第一电压区间的上限，第一电压区间为闭区间，将第一预定电压值作为第二电压区间的下限，将第二预定电压值作为第二电压区间的上限，第二电压区间为半开半闭区间，将第二预定电压值作为第三电压区间的下限，第三电压区间的上限为无穷大，第三电压区间为开区间。
[0010] 可选地，可利用以下方式调节风力发电机组的无功响应增益：周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压是否达到目标电压值；如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压的第一电压变化量；将当前获取周期的第一电压变化量与上一获取周期的并网电压的第二电压变化量进行比较；如果第一电压变化量不小于第二电压变化量，则更新当前的风力发电机组的无功响应增益；如果第一电压变化量小于第二电压变化量，则保持当前的风力发电机组的无功响应增益。
[0011] 可选地，可利用以下方式调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数：周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压是否达到目标电压值；如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压的第三电压变化量；将当前获取周期的第三电压变化量与上一获取周期的并网电压的第四电压变化量进行比较；如果第三电压变化量不小于第四电压变化量，则更新当前的电压控制器的控制参数；如果第三电压变化量小于第四电压变化量，则保持当前的电压控制器的控制参数。
[0012] 可选地，更新当前的风力发电机组的无功响应增益的步骤可包括：增大当前的风力发电机组的无功响应增益，以减小第一电压变化量，其中，更新当前的电压控制器的控制参数的步骤可包括：增大当前的电压控制器的控制参数，以减小第三电压变化量。
[0013] 可选地，所述电压恢复阶段可为从并网电压开始恢复的时刻至并网电压恢复至目标电压值的时刻，所述目标电压值可为电网电压正常波动范围的下限值。
[0014] 可选地，预测并网电压恢复后的电压峰值的步骤可包括：在并网电压发生跌落之后确定风电场是否满足电压预测条件；如果确定风电场满足电压预测条件，则获取在满足所述电压预测条件时刻的风电场的第一电网参数并获取在并网电压开始恢复的时刻的风电场的第二电网参数；将获取的第一电网参数和第二电网参数输入到风电场的电压预测模型，以通过所述电压预测模型确定并网电压恢复后的电压峰值。
[0015] 在另一总体方面，提供一种风力发电机组的并网电压的控制设备，所述控制设备包括：电压峰值预测单元，预测并网电压恢复后的电压峰值，并确定所述电压峰值所处的电压区间；控制方式确定单元，基于确定的电压区间确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式；电压控制单元，在并网电压恢复阶段采用所述电压控制方式控制并网电压变化。
[0016] 可选地，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间时，所对应的电压控制方式可为通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间时，所对应的电压控制方式可为通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化，当预测的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间时，所对应的电压控制方式可为通过限制风力发电机组输出的有功功率恢复速度控制并网电压变化。
[0017] 可选地，所述控制设备可还包括：区间划分单元，将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。
[0018] 可选地，区间划分单元可将电网电压正常波动范围的上限值确定为第一预定电压值，将风力发电机组的电压高保护阈值上限值确定为第二预定电压值，将电网额定电压值作为第一电压区间的下限，将第一预定电压值作为第一电压区间的上限，第一电压区间可为闭区间，将第一预定电压值作为第二电压区间的下限，将第二预定电压值作为第二电压区间的上限，第二电压区间可为半开半闭区间，将第二预定电压值作为第三电压区间的下限，第三电压区间的上限为无穷大，第三电压区间可为开区间。
[0019] 可选地，电压控制单元可利用以下方式调节风力发电机组的无功响应增益：周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压是否达到目标电压值；如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压的第一电压变化量；将当前获取周期的第一电压变化量与上一获取周期的并网电压的第二电压变化量进行比较；如果第一电压变化量不小于第二电压变化量，则更新当前的风力发电机组的无功响应增益；如果第一电压变化量小于第二电压变化量，则保持当前的风力发电机组的无功响应增益。
[0020] 可选地，电压控制单元可利用以下方式调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数：周期性获取并网电压，每当获取到并网电压时，确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压是否达到目标电压值；如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压的第三电压变化量；将当前获取周期的第三电压变化量与上一获取周期的并网电压的第四电压变化量进行比较；如果第三电压变化量不小于第四电压变化量，则更新当前的电压控制器的控制参数；如果第三电压变化量小于第四电压变化量，则保持当前的电压控制器的控制参数。
[0021] 可选地，电压控制单元可通过增大当前的风力发电机组的无功响应增益，来更新当前的风力发电机组的无功响应增益，以减小第一电压变化量，电压控制单元可通过增大当前的电压控制器的控制参数，来更新当前的电压控制器的控制参数，以减小第三电压变化量。
[0022] 可选地，所述电压恢复阶段可为从并网电压开始恢复的时刻至并网电压恢复至目标电压值的时刻，所述目标电压值可为电网电压正常波动范围的下限值。
[0023] 可选地，电压峰值预测单元可包括：预测条件确定模块，在并网电压发生跌落之后确定风电场是否满足电压预测条件；参数获取模块，如果确定风电场满足电压预测条件，则获取在满足所述电压预测条件时刻的风电场的第一电网参数并获取在并网电压开始恢复的时刻的风电场的第二电网参数；电压预测模块，将获取的第一电网参数和第二电网参数输入到风电场的电压预测模型，以通过所述电压预测模型确定并网电压恢复后的电压峰值。
[0024] 在另一总体方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时实现上述的风力发电机组的并网电压的控制方法。
[0025] 在另一总体方面，提供一种计算装置，所述计算装置包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的风力发电机组的并网电压的控制方法。
[0027] 通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0028] 图1示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法的流程图；
[0029] 图2示出根据本发明示例性实施例的预测并网电压恢复后的电压峰值的步骤的流程图；
[0030] 图3示出根据本发明示例性实施例的获取在并网电压恢复时刻的第二电网参数的步骤的流程图；
[0031] 图4示出根据本发明示例性实施例的并网电压的变化曲线；
[0032] 图5示出根据本发明示例性实施例的通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化的步骤的流程图；
[0033] 图6示出根据本发明示例性实施例的通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化的步骤的流程图；
[0034] 图7示出根据本发明示例性实施例的无功补偿装置(SVC装置)的电压控制器的示意图；
[0035] 图8示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制设备的框图；
[0036] 图9示出根据本发明示例性实施例的电压峰值预测单元的框图；
[0037] 图10示出根据本发明示例性实施例的参数获取模块的框图；
[0038] 图11示出根据本发明示例性实施例的风电场中的并网电压控制系统的结构框图。
具体实施方式
[0039] 现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，一些示例性实施例在附图中示出。
[0040] 图1示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法的流程图。
[0041] 参照图1，在步骤S10中，预测并网电压恢复后的电压峰值，并确定所述电压峰值所处的电压区间。可以理解的是，并网电压是指风电场升压站低压侧母线的电压，电压峰值(voltage magnitude)可指风电场升压站低压侧三相交流电压中某相出现的最大峰值。
[0042] 应理解，本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法是基于预测的并网电压恢复后的电压峰值进行电压控制的，这样，能够有效消除现有的风电场的电压调节控制方式的滞后性，此外，预测并网电压恢复后的电压峰值还可以为风电场提供预警。
[0043] 下面参照图2来介绍预测并网电压恢复后的电压峰值的步骤。应理解，图2所示的预测并网电压恢复后的电压峰值的方式仅为一优选示例，本发明不限于此，本领域技术人员还可以通过其他方式来预测并网电压恢复后的电压峰值。
[0044] 图2示出根据本发明示例性实施例的预测并网电压恢复后的电压峰值的步骤的流程图。
[0045] 参照图2，在步骤S101中，在并网电压发生跌落之后确定风电场是否满足电压预测条件。
[0046] 这里，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法可还包括：基于并网电压与设定电压值的比较结果确定并网电压是否发生跌落。例如，当并网电压小于设定电压值时，可确定并网电压发生跌落。当并网电压大于或等于设定电压值时，可确定并网电压没有发生跌落。优选地，当并网电压小于设定电压值且持续时间大于或等于预定时间时，可确定并网电压发生跌落，当并网电压大于或等于设定电压值或者并网电压小于设定电压值的持续时间小于预定时间时，可确定并网电压没有发生跌落。
[0047] 参考电能质量标准GB-T 12326规定电网电压正常波动的范围是±10％，即，电网额定电压值Ue的0.9倍至1.1倍(即，0.9Ue～1.1Ue)。基于此，电压跌落(voltage drop)可指并网电压有效值快速下降到电网额定电压值的0.9倍至0.1倍，且持续时间达到10ms至1分钟。也就是说，当并网电压小于0.9倍电网额定电压值时，认为处于电压跌落工况。相应地，在同样的持续时间下，如果并网电压有效值快速上升到电网额定电压值的1.1倍至1.8倍，则可认为发生电压骤升。在此情况下，优选地，上述设定电压值可为电网电压正常波动范围的下限值，例如，可指电网额定电压值的0.9倍。
[0048] 优选地，在本发明示例性实施例中，可根据并网电压的稳定程度确定风电场是否满足电压预测条件。例如，可通过并网点运行短路容量比来反映并网电压的稳定程度。
[0049] 优选地，可通过风电场的升压站低压侧(例如，风电场的升压站主变压器低压侧)的短路容量和风电场的上网功率来计算并网点运行短路容量比。在此情况下，可通过以下方式确定风电场是否满足电压预测条件：在并网电压发生跌落之后基于实时获取的风电场的升压站低压侧的短路容量和风电场的上网功率确定风电场是否满足电压预测条件。
[0050] 作为示例，并网点运行短路容量比可为风电场的升压站低压侧的短路容量与风电场的上网功率的比值。例如，可通过如下公式计算并网点运行短路容量比：
[0051]
[0052] 公式(1)中，λ为并网点运行短路容量比，SK为风电场的升压站低压侧的短路容量，PK为风电场的上网功率。
[0053] 在此情况下，确定风电场是否满足电压预测条件的具体步骤可为：计算风电场的升压站低压侧的短路容量与风电场的上网功率的比值(即，计算并网点运行短路容量比λ)，当该比值小于预定阈值时，确定风电场满足电压预测条件，当该比值不小于(即，大于或等于)预定阈值时，确定风电场不满足电压预测条件。
[0054] 在一个示例中，基于风电场的历史运行数据可确定出：当λ≥3时，并网电压的稳定性高，当2＜λ＜3时，并网电压的稳定性较差，当λ≤2时，并网电压的稳定性差。根据上述实验确定结果，可将预定阈值确定为3，即当λ＜3时，认为风电场满足电压预测条件，以进行后续的电压预测步骤。应理解，上述所确定的预定阈值的具体数值仅为一优选示例，本发明不限于此，本领域技术人员可通过各种方式来确定预定阈值的大小。
[0055] 如果确定风电场不满足电压预测条件，则可返回步骤S101，继续判断风电场是否满足电压预测条件。
[0056] 如果确定风电场满足电压预测条件，则执行步骤S102：获取在满足电压预测条件时刻的风电场的第一电网参数，并获取在并网电压开始恢复的时刻(也可称为并网电压恢复时刻)的风电场的第二电网参数。这里，作为示例，并网电压开始恢复的时刻可指并网电压从最小值开始上升的时刻，例如，如果当前获取周期的并网电压与最小值之间的差值大于设定值，则可认为并网电压开始恢复。
[0057] 针对步骤S101中基于实时获取的风电场的升压站低压侧的短路容量和风电场的上网功率确定风电场是否满足电压预测条件的情况，第一电网参数可包括风电场满足电压预测条件时所对应的风电场的升压站低压侧的短路容量和风电场的上网功率。
[0058] 作为示例，第二电网参数可包括并网电压的最小值和并网电压处于最小值的持续时间。下面参照图3来介绍获取在并网电压恢复时刻的第二电网参数的步骤。
[0059] 图3示出根据本发明示例性实施例的获取在并网电压恢复时刻的第二电网参数的步骤的流程图。这里，在每个获取周期获取并网电压，每当获取到并网电压时执行图3所示的步骤的流程图。
[0060] 参照图3，在步骤S301中，获取当前获取周期的并网电压。
[0061] 在步骤S302中，将当前获取周期的并网电压与上一获取周期的并网电压进行比较。即，确定当前获取周期的并网电压是否小于上一获取周期的并网电压。
[0062] 如果当前获取周期的并网电压不小于(即，大于或等于)上一获取周期的并网电压，则返回步骤S301，继续获取下一获取周期的并网电压。
[0063] 如果当前获取周期的并网电压小于上一获取周期的并网电压，则执行步骤S303：将当前获取周期的并网电压确定为并网电压的最小值。
[0064] 在步骤S304中，将并网电压恢复时刻与并网电压达到最小值的时刻之间的时间差确定为并网电压处于最小值的持续时间。
[0065] 图4示出根据本发明示例性实施例的并网电压的变化曲线。
[0066] 如图4所示，横坐标为时间，纵坐标为并网电压UK(单位为p.u)，在图4所示的示例中，当并网电压UK跌落至小于电网额定电压Ue的0.9倍时，可确定并网电压UK发生电压跌落，在此之后，计算并网运行短路容量比λ，当基于并网运行短路容量比λ确定出风电场满足电压预测条件时，记录与此时刻对应的第一电网参数(即，在风电场满足电压预测条件时刻的短路容量SK和上网功率PK)，当确定并网电压达到最小值Umin之后，记录并网电压的最小值Umin以及并网电压处于最小值的持续时间(即，并网电压恢复时刻(第k+n个获取周期)tk+n与并网电压达到最小值的时刻(第k个获取周期)tk之间的时间差)作为第二电网参数。这里，n为持续时间中包括的获取周期的数量。
[0067] 返回图2，在步骤S103中，将获取的第一电网参数和第二电网参数输入到风电场的电压预测模型，以通过该电压预测模型确定并网电压恢复后的电压峰值(如图4中所示的UP)。
[0068] 例如，可基于风电场的历史运行数据，以满足电压预测条件时刻的并网点短路容量SK和风电场的上网功率PK、并网电压的最小值Umin、持续时间作为电压预测模型的输入，以电压恢复后达到的电压峰值UP作为电压预测模型的输出，对电压预测模型进行训练。这里，可利用各种模型训练方法对电压预测模型进行训练，例如，可利用非线性回归算法来构建电压预测模型，以建立第一电网参数和第二电网参数与风电场电压恢复之后的并网电压的电压峰值之间的对应关系。除此之外，还可以以上述输入数据的历史数据作为模型训练样本，利用神经网络算法建立神经网络模型实现对并网电压恢复后的电压峰值的预测，对此，本发明不作任何限制。
[0069] 这里，采用上述根据本发明示例性实施例的预测并网电压恢复后的电压峰值的方法，利用并网点运行短路容量比作为并网电压的稳定性判据，结合电压跌落关键参数(如第一电网参数和第二电网参数)，对并网电压恢复后的电压峰值进行预测，能够有效提高预测的准确性。
[0070] 返回图1，在步骤S20中，基于确定的电压区间确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式。
[0071] 例如，可基于预测的电压峰值所对应的电压区间，确定与该电压区间对应的适用于在并网点电压恢复阶段的电压控制方式。
[0072] 优选地，可预先划分多个电压区间，并建立多个电压区间与多种电压控制方式之间的对应关系。在此情况下，根据预先建立的多个电压区间与多种电压控制方式之间的对应关系，确定与所述电压区间对应的电压控制方式。
[0073] 在一优选示例中，多个电压区间可包括三个电压区间，例如，第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。作为示例，考虑到风力发电机组的并网特性，电压区间可通过以下方式被确定：将电网额定电压值Ue以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。例如，将大于等于电网额定电压值的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。
[0074] 具体说来，将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间的步骤可包括：将电网电压正常波动范围的上限值(例如，电网额定电压值Ue的1.1倍)确定为第一预定电压值，将风力发电机组的电压高保护阈值上限值Uh确定为第二预定电压值。在此情况下，将电网额定电压值作为第一电压区间的下限，将第一预定电压值作为第一电压区间的上限，第一电压区间为闭区间，例如，第一电压区间可为[Ue,1.1Ue]。将第一预定电压值作为第二电压区间的下限，将第二预定电压值作为第二电压区间的上限，第二电压区间为半开半闭区间，例如，第二电压区间可为(1.1Ue,Uh]。将第二预定电压值作为第三电压区间的下限，第三电压区间的上限为无穷大，第三电压区间为开区间，例如，第三电压区间可为(Uh,∞)。
[0075] 第一种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间时，与第一电压区间对应的电压控制方式可为基于风力发电机组的无功响应增益的电压控制方式，例如，通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化的电压控制方式。也就是说，这种电压控制方式是针对风电场中的风力发电机组进行控制，即，通过调节风电场中连接到该并网点的各个风力发电机组的无功响应增益，来控制并网电压的变化。
[0076] 第二种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间时，与第二电压区间对应的电压控制方式可为基于风电场的无功补偿参数的电压控制方式，例如，通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化的电压控制方式。也就是说，这种电压控制方式是针对风电场进行控制，即，通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数，来控制并网电压的变化。
[0077] 第三种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间时，与第三电压区间对应的电压控制方式可为基于风力发电机组输出的有功功率的电压控制方式，例如，通过限制风力发电机组输出的有功功率恢复速度控制并网电压变化的电压控制方式。也就是说，这种电压控制方式是针对风电场中的风力发电机组进行控制，即，通过限制风电场中的各个风力发电机组输出的有功功率恢复速度，来控制并网电压的变化。
[0078] 应理解，上述基于电压区间来确定电压控制方式的方法仅为示例，本领域技术人员还可采用其他方法来确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式。此外，本领域技术人员还可根据实际需要来调整所划分的电压区间的数量、每个电压区间对应的电压范围以及与每个电压区间对应的电压控制方式。
[0079] 在步骤S30中，在并网电压恢复阶段采用确定的电压控制方式控制并网电压变化。
[0080] 这里，电压恢复阶段可指从并网电压开始恢复的时刻至并网电压恢复至目标电压值的时刻，也就是说，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法的执行起始时刻在并网电压开始恢复的时刻，执行结束时刻为当并网电压恢复至目标电压值的时刻。作为示例，目标电压值可为电网电压正常波动范围的下限值(例如，电网额定电压值的0.9倍)。
[0081] 也就是说，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法的目的在于当预测出并网电压恢复后的电压峰值大于电网额定电压值时，可通过确定的电压控制方式使得并网电压恢复后的电压峰值不会达到所预测的电压峰值，以有效避免过电压工况的发生。
[0082] 针对步骤S20中预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间的第一种情况，可周期性获取并网电压，并通过图5所示的步骤来通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化。
[0083] 图5示出根据本发明示例性实施例的通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化的步骤的流程图。
[0084] 参照图5，在步骤S501中，获取第k个获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压。这里，可利用各种电压测量装置周期性检测并网电压，以从电压测量装置获取并网电压。
[0085] 在步骤S502中，确定第k个获取周期的并网电压是否达到目标电压值。这里，k为正整数。
[0086] 如果第k个获取周期的并网电压达到目标电压值，则执行步骤S503：结束并网电压控制阶段，此时，风力发电机组进入正常运行状态。
[0087] 如果第k个获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则执行步骤S504：确定第k个获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压的第一电压变化量。
[0088] 这里，当预测的并网电压恢复后的电压峰值处于第一电压区间(即，[Ue,1.1Ue])时，考虑到风力发电机组处于低电压穿越状态，参考GB/T 199633规定的风电场应具备的无功动态支撑能力，可利用如下公式来计算风力发电机组的无功响应增益：
[0089]
[0090] 公式(2)中， 为第k个获取周期的风力发电机组的无功响应增益，Un为风力发电机组的额定电压，In为风力发电机组的额定电流，ΔUn＝U-U0，U为并网电压跌落后的风力发电机组的电压值，U0为并网电压跌落前风力发电机组的电压值，ΔIr＝Ir-Ir0，Ir为并网电压跌落后风力发电机组的无功电流，Ir0为并网电压跌落前风力发电机组的无功电流，ΔUl为电压越限值，ΔUl＝Up-0.9Ue，Up为预测的并网电压恢复后的电压峰值，Ue为电网额定电压，bk为第k个获取周期的第一控制增益。
[0091] 应理解，初始的风力发电机组的无功响应增益可由本领域技术人员根据需求进行预先设置，或者，也可将利用公式K0＝(ΔIr/In)/(ΔUn/Un)计算得到的K0作为初始的风力发电机组的无功响应增益。但本发明不限于此，除上述方式之外的其他确定初始的风力发电机组的无功响应增益的方式也是可行的。
[0092] 在此情况下，可利用如下公式来计算第k个获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压的第一电压变化量：
[0093]
[0094] 公式(3)中，Vk为第k个获取周期的第一电压变化量，Uk为第k个获取周期的并网电压值，Uk-1为第k-1个获取周期的并网电压值，Ts为获取周期的时间长度。
[0095] 在步骤S505中，将第k个获取周期的第一电压变化量与第k-1个获取周期的并网电压的第二电压变化量进行比较，即，判断当前获取周期的第一电压变化量是否小于上一获取周期的并网电压的第二电压变化量。这里，可令k＝k-1代入公式(3)来计算第k-1个获取周期的并网电压的第二电压变化量，即，基于公式(3)利用第k-1个获取周期的并网电压值Uk-1和第k-2个获取周期的并网电压值Uk-2计算第k-1个获取周期的并网电压的第二电压变化量Vk-1。
[0096] 如果第一电压变化量不小于(即，大于或等于)第二电压变化量，则执行步骤S506：更新当前的风力发电机组的无功响应增益，并使得k＝k+1返回执行步骤S501。
[0097] 这里，更新当前的风力发电机组的无功响应增益可指增大当前的风力发电机组的无功响应增益，以减小第一电压变化量。例如，以公式(2)所示为例，可使得bk＝bk-δ，代入公式(2)来计算更新后的风力发电机组的无功响应增益，δ为固定常数，并使得k＝k+1返回步骤S501，计算在更新后的风力发电机组的无功响应增益作用下的第一电压变化量。
[0098] 如果第一电压变化量小于第二电压变化量，则执行步骤S507：保持当前的风力发电机组的无功响应增益值不变，并使得k＝k+1返回执行步骤S501。
[0099] 针对步骤S20中预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间的第二种情况，可周期性获取并网电压，并通过图6所示的步骤来通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化。
[0100] 图6示出根据本发明示例性实施例的通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化的步骤的流程图。图7示出根据本发明示例性实施例的无功补偿装置(SVC装置)的电压控制器的示意图。下面结合图6和图7来介绍通过调节风电的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化的过程。
[0101] 参照图6，在步骤S601中，获取第k个获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压。这里，可利用各种电压测量装置周期性检测并网电压，以从电压测量装置获取并网电压。
[0102] 在步骤S602中，确定第k个获取周期的并网电压是否达到目标电压值。
[0103] 如果第k个获取周期的并网电压达到目标电压值，则执行步骤S603：结束并网电压控制阶段，此时，风力发电机组进入正常运行状态。
[0104] 如果第k个获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则执行步骤S604：确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压的第三电压变化量。
[0105] 这里，上述控制参数可为与电压控制器的控制方式相应的控制参数。以图7所示为例，Vref为箱变高压侧(即，风电场的升压站低压侧)母线电压参考值，Vmeas为箱变高压侧母线电压测量值，在本示例中，无功补偿装置的电压控制器采用PI控制方式，则相应的控制参数可包括比例增益 积分增益 和拉普拉斯参数S，可利用如下的公式表示：
[0106]
[0107] 公式(4)中， 表示第k个获取周期的电压控制器的比例增益， 表示第k个获取周期的电压控制器的积分增益，S表示拉普拉斯参数。
[0108] 优选地，可确定在第k个获取周期的 S作用下的并网电压以及并网电压的第三电压变化量。应理解，在本发明示例性实施例中，上述无功补偿装置的电压控制器的控制参数不限于 S，也可以是其他参数。
[0109] 在步骤S605中，将第k个获取周期的第三电压变化量与第k-1个获取周期的并网电压的第四电压变化量进行比较，即，判断第k个获取周期的第三电压变化量是否小于第k-1个获取周期的并网电压的第四电压变化量。例如，可利用上述的公式(3)来计算第三电压变化量和第四电压变化量，本发明对此部分内容不再赘述。
[0110] 如果第三电压变化量不小于(即，大于或等于)第四电压变化量，则执行步骤S606：更新第k个的电压控制器的控制参数，并使得k＝k+1返回执行步骤S601。在本发明示例性实施例中，优选地，更新当前的电压控制器的控制参数可指改变电压控制器中的比例增益以减小第三电压变化量。但本发明不限于此，还可改变电压控制器中的积分增益除此之外其他改变第三电压变化量的方式也是可行的。这里，更新当前的电压控制器的控制参数可指增大当前的电压控制器的控制参数，以减小第三电压变化量。例如，以公式(4)所示为例，当第三电压变化量不小于第四电压变化量时，可使得 来更新电压控制器的比例增益 a为第二控制增益，可为一固定常数，并使得k＝k+1返回执行步骤S601，以确定在更新后的电压控制器的控制参数 作用下的第三电压变化量。
[0111] 如果第三电压变化量小于第四电压变化量，则执行步骤S607：保持当前的电压控制器的控制参数，并使得k＝k+1返回执行步骤S601。
[0112] 针对步骤S20中预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间的第三种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间(即，(Uh,∞))时，可对并网风力发电机组执行有功功率恢复速度限制措施，以尽可能降低并网电压恢复后有功功率的突增，减轻在过电压工况到来后所造成的功率震荡。作为示例，有功功率恢复速度可限制在GB/T 19963所规定的最小值即10％Pn(额定功率)每秒。
[0113] 图8示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制设备的框图。
[0114] 如图8所示，风力发电机组的并网电压的控制设备包括电压峰值预测单元10、控制方式确定单元20和电压控制单元30。
[0115] 具体说来，电压峰值预测单元10预测并网电压恢复后的电压峰值，并确定所述电压峰值所处的电压区间。
[0116] 下面参照图9来介绍电压峰值预测单元10预测并网电压恢复后的电压峰值的过程。
[0117] 图9示出根据本发明示例性实施例的电压峰值预测单元10的框图。
[0118] 如图9所示，根据本发明示例性实施例的电压峰值预测单元10可包括预测条件确定模块101、参数获取模块102和电压预测模块103。
[0119] 预测条件确定模块101在并网电压发生跌落之后确定风电场是否满足电压预测条件。
[0120] 这里，预测条件确定模块101可基于并网电压与设定电压值的比较结果确定并网电压是否发生跌落。例如，当并网电压小于设定电压值时，预测条件确定模块101可确定并网电压发生跌落。当并网电压大于或等于设定电压值时，预测条件确定模块101可确定并网电压没有发生跌落。优选地，当并网电压小于设定电压值且持续时间大于等于预定时间时，预测条件确定模块101可确定并网电压发生跌落，当并网电压大于等于设定电压值或并网电压小于设定电压值的持续时间小于预定时间时，预测条件确定模块101可确定并网电压没有发生跌落。优选地，设定电压值可为电网电压正常波动范围的下限值，例如，可指电网额定电压值的0.9倍。
[0121] 在本发明示例性实施例中，并网电压可指风电场的升压站低压侧的电压。优选地，在本发明示例性实施例中，预测条件确定模块101可根据并网电压的稳定程度确定风电场是否满足电压预测条件。例如，预测条件确定模块101可基于并网点运行短路容量比来确定并网电压的稳定程度。
[0122] 优选地，并网点运行短路容量比可通过风电场的升压站低压侧的短路容量和风电场的上网功率来确定。在此情况下，预测条件确定模块101可在并网电压发生跌落之后基于实时获取的风电场的升压站低压侧的短路容量和风电场的上网功率确定风电场是否满足电压预测条件。
[0123] 作为示例，并网点运行短路容量比可为风电场的升压站低压侧的短路容量与风电场的上网功率的比值。在此情况下，预测条件确定模块101确定风电场是否满足电压预测条件的具体过程可为：计算风电场的升压站低压侧的短路容量与风电场的上网功率的比值，当该比值小于预定阈值时，预测条件确定模块101确定风电场满足电压预测条件，当该比值不小于预定阈值时，预测条件确定模块101确定风电场不满足电压预测条件。
[0124] 如果确定风电场不满足电压预测条件，则预测条件确定模块101继续判断风电场是否满足电压预测条件。
[0125] 如果确定风电场满足电压预测条件，则参数获取模块102获取在满足电压预测条件时刻的风电场的第一电网参数并获取在并网电压开始恢复的时刻(也可称为并网电压恢复时刻)的风电场的第二电网参数。
[0126] 这里，作为示例，并网电压恢复时刻可指并网电压从最小值开始上升的时刻。
[0127] 针对基于实时获取的风电场的升压站低压侧的短路容量和风电场的上网功率确定风电场是否满足电压预测条件的情况，第一电网参数可包括风电场满足电压预测条件时风电场的升压站低压侧的短路容量和风电场的上网功率。
[0128] 作为示例，第二电网参数可包括并网电压的最小值和并网电压处于最小值的持续时间。下面参照图10来介绍参数获取模块102获取第二电网参数的过程。
[0129] 图10示出根据本发明示例性实施例的参数获取模块102的框图。
[0130] 如图10所示，根据本发明示例性实施例的参数获取模块102可包括电压获取子模块1021、比较子模块1022、最小电压确定子模块1023和时间确定子模块1024。这里，在每个获取周期获取并网电压，每次获取到并网电压时图10所示的各子模块执行如下的动作过程。
[0131] 具体说来，电压获取子模块1021获取当前获取周期的并网电压。
[0132] 比较子模块1022将当前获取周期的并网电压与上一获取周期的并网电压进行比较。即，确定当前获取周期的并网电压是否小于上一获取周期的并网电压。
[0133] 如果当前获取周期的并网电压不小于(即，大于或等于)上一获取周期的并网电压，则电压获取子模块1021继续获取下一获取周期的并网电压。
[0134] 如果当前获取周期的并网电压小于上一获取周期的并网电压，则最小电压确定子模块1023将当前获取周期的并网电压确定为并网电压的最小值。
[0135] 时间确定子模块1024将并网电压恢复时刻与并网电压达到最小值的时刻之间的时间差确定为并网电压处于最小值的持续时间。
[0136] 返回图9，电压预测模块103将获取的第一电网参数和第二电网参数输入到风电场的电压预测模型，以通过电压预测模型确定并网电压恢复后的电压峰值。
[0137] 优选地，根据本发明示例性实施例的电压峰值预测单元10可还包括模型训练模块(图中未示出)，用于基于风电场的历史运行数据训练电压预测模型。具体说来，模型训练模块可以满足电压预测条件时刻的并网点短路容量SK和风电场的上网功率PK、并网电压的最小值Umin、持续时间作为电压预测模型的输入，以电压恢复后达到的电压峰值UP作为电压预测模型的输出，对电压预测模型进行训练。这里，模型训练模块可利用各种模型训练方法对电压预测模型进行训练，例如，可利用非线性回归算法来构建电压预测模型，以建立第一电网参数和第二电网参数与风电场电压恢复之后的电压峰值之间的对应关系。
[0138] 根据本发明示例性实施例的上述电压峰值预测方式适用于风电场接入输电网层级。
[0139] 此外，上述电压峰值预测方式针对风电场发生电压跌落工况后易发生过电压工况的特点，以电压跌落工况发生之后的并网点运行短路容量比作为触发电压预测的判据，并结合电压跌落关键参数，建立电压预测模型对电压恢复后的电压峰值进行预测，使得风电场具有较高的电网环境感知能力。
[0140] 此外，上述电压峰值预测方式通过对并网电压恢复后的电压峰值进行预测，能够避免扩大极端电压工况对风电场的危害。
[0141] 此外，上述电压峰值预测方式通过对并网电压恢复后的电压峰值进行预测，可以为风电场提供预警，减少极端电压工况所造成的风力发电机组内的电气部件的损坏。此外，通过对电压跌落恢复后的电压峰值的预测还可为风电场参与电网有偿辅助服务提供了更有力的支持方式，有助于增加业主的潜在收益。
[0142] 此外，采用本发明示例性实施例的风力发电机组的电压预测方法和设备，不需要增加额外的检测设备，降低了设备成本。
[0143] 返回图8，控制方式确定单元20基于确定的电压区间确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式。
[0144] 优选地，控制方式确定单元20可基于预测的电压峰值所对应的电压区间，确定与该电压区间对应的适用于在并网电压恢复阶段的电压控制方式。
[0145] 例如，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制设备可还包括：区间划分单元40，可用于预先划分多个电压区间，并建立多个电压区间与多种电压控制方式之间的对应关系。在此情况下，控制方式确定单元20可根据预先建立的多个电压区间与多种电压控制方式之间的对应关系，确定与所述电压区间对应的电压控制方式。
[0146] 在一优选示例中，多个电压区间可包括三个电压区间，例如，第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。作为示例，考虑到风力发电机组的并网特性，区间划分单元40可将电网额定电压值以上的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。例如，区间划分单元40可将大于等于电网额定电压值的电压范围划分为第一电压区间、第二电压区间和第三电压区间。
[0147] 具体说来，区间划分单元40可将电网电压正常波动范围的上限值确定为第一预定电压值，将风力发电机组的电压高保护阈值上限值确定为第二预定电压值，将电网额定电压值作为第一电压区间的下限，将第一预定电压值作为第一电压区间的上限，第一电压区间为闭区间，例如，第一电压区间可为[Ue,1.1Ue]。将第一预定电压值作为第二电压区间的下限，将第二预定电压值作为第二电压区间的上限，第二电压区间为半开半闭区间，例如，第二电压区间可为(1.1Ue,Uh]。将第二预定电压值作为第三电压区间的下限，第三电压区间的上限为无穷大，第三电压区间为开区间，例如，第三电压区间可为(Uh,∞)。
[0148] 第一种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间时，与第一电压区间对应的电压控制方式可为基于风力发电机组的无功响应增益的电压控制方式，例如，通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化的电压控制方式。
[0149] 第二种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间时，与第二电压区间对应的电压控制方式可为基于风电场的无功补偿参数的电压控制方式，例如，通过调节风电场的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化的电压控制方式。
[0150] 第三种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间时，与第三电压区间对应的电压控制方式可为基于风力发电机组输出的有功功率的电压控制方式，例如，通过限制风力发电机组输出的有功功率恢复速度控制并网电压变化的电压控制方式。
[0151] 电压控制单元30在并网电压恢复阶段采用所述电压控制方式控制并网电压变化。
[0152] 作为示例，电压恢复阶段可指从并网电压开始恢复的时刻至并网电压恢复至目标电压值的时刻，也就是说，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制设备的执行起始时刻在并网电压开始恢复的时刻，执行结束时刻为当并网电压恢复至目标电压值的时刻。作为示例，目标电压值可为电网电压正常波动范围的下限值。
[0153] 下面介绍针对预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间的第一种情况，每当获取到并网电压时，电压控制单元30通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化的过程。
[0154] 例如，在每个获取周期获取到并网电压时，电压控制单元30可利用以下方式来通过调节风力发电机组的无功响应增益控制并网电压变化：
[0155] 确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压是否达到目标电压值；如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的风力发电机组的无功响应增益作用下的并网电压的第一电压变化量；将当前获取周期的第一电压变化量与上一获取周期的并网电压的第二电压变化量进行比较；如果第一电压变化量不小于第二电压变化量，则更新当前的风力发电机组的无功响应增益；如果第一电压变化量小于第二电压变化量，则保持当前的风力发电机组的无功响应增益。如果当前获取周期的并网电压达到目标电压值，则电压控制单元30结束并网电压控制阶段，此时，风力发电机组进入正常运行状态。
[0156] 例如，电压控制单元30可利用上述公式(2)来计算计算风力发电机组的无功响应增益，利用上述公式(3)计算第一电压变化量和第二电压变化量。本发明对此部分的内容不再赘述。
[0157] 作为示例，电压控制单元30可通过增大当前的风力发电机组的无功响应增益，来更新当前的风力发电机组的无功响应增益，以减小第一电压变化量。例如，以公式(2)所示为例，电压控制单元30可使得bk＝bk-δ，代入公式(2)来计算更新后的风力发电机组的无功响应增益，δ为固定常数，并使得k＝k+1返回继续计算在更新后的风力发电机组的无功响应增益作用下的第一电压变化量。
[0158] 下面介绍针对预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间的第二种情况，在每个获取周期获取到并网电压时，电压控制单元30通过调节风力发电机组的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化的过程。
[0159] 在每个获取周期获取到并网电压时，电压控制单元30可利用以下方式来通过调节风力发电机组的无功补偿装置的电压控制器的控制参数控制并网电压变化：
[0160] 确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压是否达到目标电压值；如果当前获取周期的并网电压没有达到目标电压值，则确定当前获取周期在当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数作用下的并网电压的第三电压变化量；将当前获取周期的第三电压变化量与上一获取周期的并网电压的第四电压变化量进行比较；如果第三电压变化量不小于第四电压变化量，则更新当前的电压控制器的控制参数；如果第三电压变化量小于第四电压变化量，则保持当前的电压控制器的控制参数。如果当前获取周期的并网电压达到目标电压值，则电压控制单元30结束并网电压恢复阶段，此时，风力发电机组进入正常运行状态。
[0161] 这里，上述控制参数可为与电压控制器的控制方式相应的控制参数。例如，无功补偿装置的电压控制器采用PI控制方式时，无功补偿装置的电压控制器中的控制参数可包括比例增益 积分增益 和拉普拉斯参数S，在本发明示例性实施例中，优选地，可通过更新电压控制器中的比例增益 来控制并网电压变化。
[0162] 作为示例，电压控制单元30可通过增大当前的电压控制器的控制参数，来更新当前的电压控制器的控制参数，以减小第三电压变化量。例如，当第三电压变化量不小于第四电压变化量时，电压控制单元30可使得 来更新电压控制器的比例增益 a为第二控制增益，可为一固定常数，并使得k＝k+1返回继续计算在更新后的电压控制器的控制参数 作用下的第三电压变化量。
[0163] 针对预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间的第三种情况，当预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间(即，(Uh,∞))时，电压控制单元30可对并网风力发电机组执行有功功率恢复速度限制措施，以尽可能降低并网电压恢复后有功功率的突增，减轻在过电压工况到来后所造成的功率震荡。作为示例，有功功率恢复速度可限制在GB/T 19963所规定的最小值即10％Pn(额定功率)每秒。
[0164] 图11示出根据本发明示例性实施例的风电场中的并网电压控制系统的结构框图。
[0165] 应理解，风电场的并网点连接了多台风力发电机组，在图11中以并网点处连接一台风力发电机组为例来介绍在并网电压恢复阶段的控制并网电压变化的控制方式。
[0166] 如图11所示，根据本发明示例性实施例的风电场中的并网电压控制系统包括风力发电机组的主控制器和变流控制器，风电场的无功补偿装置，升压站控制器。无功补偿装置中包含电压控制器。以图11所示为例，PMSG(Permanent Magnetic Synchronous Generator，永磁同步发电机)用于产生电能，各台PMSG产生的电能经由全功率变流器、箱式变压器汇集到并网点，再经由升压站输送到外网，以为外网进行供电。
[0167] 应理解，图1所示的风力发电机组的并网电压的控制方法可在升压站控制器中执行。例如，升压站控制器被配置为执行以下处理过程：预测并网电压恢复后的电压峰值；确定与预测的电压峰值相应的电压控制方式；在并网电压恢复阶段采用所述电压控制方式控制并网电压变化。
[0168] 例如，针对预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第一电压区间的第一种情况，当升压站控制器通过图5所示的方式更新当前的风力发电机组的无功响应增益之后，可将更新后的无功响应增益发送至各个风力发电机组的主控制器，主控制器再将更新后的无功响应增益发送至变流控制器，变流控制器更新风力发电机组的无功响应增益 然后升压站控制器继续获取在更新后的风力发电机组的无功响应增益 作用下的第一电压变化量。
[0169] 针对预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第二电压区间的第二种情况，当升压站控制器通过图6所示的方式更新当前的无功补偿装置的电压控制器的控制参数之后，可将更新后的电压控制器的控制参数发送至无功补偿装置，无功补偿装置中的电压控制器更新的控制参数，然后升压站控制器继续获取在更新后的电压控制器的控制参数作用下的第三电压变化量。
[0170] 针对预测的并网电压恢复后的电压峰值所对应的电压区间为第三电压区间的第三种情况，升压站控制器可确定各台风力发电机组的有功功率恢复速度，并将确定的各台风力发电机组的有功功率恢复速度分别发送至各台风力发电机组的主控制器，主控制器再将该有功功率恢复速度发送至变流控制器，变流控制器将风力发电机组的有功功率恢复速度限制在从主控制器接收的有功功率恢复速度(如10％Pn每秒)。
[0171] 根据本发明的示例性实施例还提供一种计算装置。该计算装置包括处理器和存储器。存储器用于存储计算机程序。所述计算机程序被处理器执行使得处理器执行上述的风力发电机组的并网电压的控制方法的计算机程序。
[0172] 根据本发明的示例性实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行上述风力发电机组的并网电压的控制方法的计算机程序。该计算机可读记录介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
[0173] 采用本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法和设备，依托预测的并网电压跌落恢复后的电压峰值的分级结果作为判据，充分考虑风力发电机组功率特性及场站级设备的控制特性，在并网电压跌落后开始恢复时刻对并网电压进行协调控制，可以提高并网电压的稳定性。
[0174] 此外，本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法和设备，基于预测的并网电压恢复后的电压峰值的分级结果，提供了三种综合考虑风力发电机组控制特性以及无功补偿装置控制特性的电压控制方式。
[0175] 此外，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法和设备，可以降低极端电压工况的发生以及由于极端电压工况所导致的风力发电机组电气部件损坏和损失。
[0176] 此外，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的并网电压的控制方法和设备，可以提高风力发电机组并网电压的稳定性，减少风力发电机组批量脱网的风险。此外，还可增加风电场参与电网辅助服务的灵活性，为业主增加潜在收益。
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