阐析风电场无功电压控制

风电场电压无功协调控制及低电压穿越问题探究摘要：文章对风力发电系统的发展现状、特点和运行中的问题进行分析和介绍，并对风电场的电压无功协调控制和低电压穿越能力进行探讨，通过试验分析策略的有效性。

关键词：风电场；电压无功协调控制；低电压穿越1引言在全球能源危机和环境恶化不断加剧的形势下，我国在进行能源结构调整、开发风能、水能等可再生清洁型能源的同时，也提出了在各个行业进行节能减排的号召。

而对于风电企业来说，目前风电场建设的规模、数量和装机容量在不断增加，且风力发电技术的技术含量较高，风力发电技术在快速发展的同时，也暴露出许多由于缺少低电压穿越能力而引起的脱网事故等影响其运行稳定性的问题，严重影响着风电场并网发电的稳定性和供电服务质量，所以风电场运行的安全性和稳定性成为电力行业对风电场关注的重点，本文主要对风电场电压无功协调控制与低电压穿越问题进行研究，以期提高风电场并网运行的安全与稳定。

2风力发电系统概述近年来，尤其是进入本世纪以来，风力发电逐渐成为世界诸多国家的可持续发展战略的重要组成部分，尤其是近几年以来，全球风电产业飞速增长，以欧洲各国以及美国等发达国家为例，其风电发展已经成为重要的战略目标，风电装机容量以及单机容量都呈增加趋势。

而我国的风能资源极其丰富，进入本世纪以来风电装机容量每年都以超过100%的增长速度飞速增长，目前已经成为累积和新增风电装机容量和单机容量最多的国家。

总结其发展情况具有以下特点：一是风电企业的整体规模在不断扩大，而且在所有的发电形式中所占的份额在不断增长；二是风电装机单机容量呈递增趋势；三是以我国为例，我国的风力发电行业正在向着商业化和稳定化方向发展，并且由于海风具有稳定性高、抗干扰性强、风能储量大等优点逐渐成为风电开发的热点；四是风电开发的成本较高，但是目前随着风力发电技术的发展而逐渐降低，而且其风力发电企业的运营成本较其他发电形式要低很多。

但是在风电场的运行过程中，由于电网失压或风电自身中存在的低电压穿越、无功补偿和变流器故障等问题，容易导致风电场在并网运行中出现脱网事故，所以为了确保其运行的稳定性，通常采用桨距失速调节技术、主动失速调节技术、变桨距调节技术和变速恒频技术等对风电机组进行控制，但是由于其并网结构较为薄弱且自动控制技术较低，容易出现风电机组由于缺乏低电压保护而出现各类事故的问题，所以需要对风电场的电压无功协调控制和低电压穿越能力进行研究。

风电场无功补偿与电压控制策略分析摘要：风电作为最成熟的可规模化发展，并具有商业化开发价值的可再生源能源，已成为国家能源结构调整和应对气候变化的重大举措。

我国风电机组的装机容量增长速度较快，目前全国风力发电装机规模已超越核电，成为继煤电、水电之后的中国第三大主力电源。

但是在风力发电并入常规电网的过程中，由于风电出力的随机性和波动性，容易影响常规电网的无功功率和电压的稳定，本文在分析风电场无功电压控制的原则上，研究进行风电场无功补偿和无功电压控制的策略。

关键词：风电场；无功补偿；电压控制1引言我国为了变革能源结构，近年来大力开发和利用新型清洁能源，随着国家对风电上网保障、电能电价、税收优惠、补贴机制、技术支持等全方位风电产业鼓励扶持政策的落地和实施，我国风电也进入高速发展的快车道。

短短几年时间，在装机总量上首次超越美国，跃升为全球第一风电大国。

根据国家能源局统计，2016年全国风电累计并网装机容量1.49亿千瓦，占全部发电装机容量的9%，风电发电量2410亿千瓦时，占全部发电量的4%。

但是由于风能属一次不可控和不可储存能源，使风力发电具有随机性强、波动性大的特点，对常规电网产生诸多不利的影响，其中对电力系统的无功功率分布和电网的稳定运行影响较大，近年来，国内电网也出现过较多风电引起的无功功率和无功电压的问题和事故，因此需要研究风电场无功补偿与电压控制的策略，协调控制风电场无功电压，使之适应常规电网的要求，使电网安全稳定的运行。

2风电场无功电压控制的原则2.1无功补偿原则2.1.1正常时的无功平衡原则因为风电场的并网运行状况会影响电力系统的无功分布，当风电场出力较低时，风电场向电网注入无功；而当风电场出力较大时，风电场又从电网吸收无功功率。

所以需要采取无功补偿策略降低无功远距离传输引起的输电线路损耗，同时将电网电压控制在正常水平，以此平衡风电场的无功功率。

2.1.2故障时的动态无功调节原则当电网发生故障时，系统的电压会发生骤降，此时需要大量的无功功率来提供电压支持，所以要求电网故障时，风电场需具备一定的无功调节容量，将电网的电压稳定到正常水平。

风电场AVC自动电压无功控制概述摘要：随着风电场装机容量的增大，并网风电场及其接入地区电网的安全稳定运行日益受到关注，其中一个重要方面就是风电系统的电压和无功功率问题。

大规模风电并网会引起电网电压波动，尤其以接入点的电压波动最为突出。

显然，抑制风电场接入点电压波动需要建立风电场级的AVC（自动电压控制Automatic Voltage Control）系统，这对保障电能质量、提高输电效率、降低网损、实现系统稳定而经济运行、顺应社会发展、共创和谐社会有着长远的意义。

关键词：风电场；AVC；无功控制一、系统架构风电场无功电压控制系统的控制对象包括风电机组、无功补偿装置（SVC、SVG等）以及升压变电站主变压器分接头三部分。

风电场自动电压控制系统应能合理分配风电机组、无功补偿装置的无功出力均衡，保证风电场设备在安全稳定运行的前提下，实现动态的连续调节以控制并网点电压，满足电网电压的要求。

（一）AVC子站控制终端接收调度AVC主站系统的各种遥调指令，并可靠、准确执行，同时将子站相关信息上传到AVC调度主站。

AVC子站系统具有分析和计算功能，通过特定优化策略完成无功在受控源间的分配，达到调压的目的。

子站建立了完整可靠的安全约束条件，从而完成正确的动作。

（二）AVC子站控制终端可以实现对多个无功源的协调控制，同时AVC子站还可以进行进一步的优化，充分考虑设备电气特性、操作特性、设备寿命等因素，结合风电场和电网运行状态采取适合的措施快速响应调节要求。

（三）AVC子站系统控制终端与站内综合自动化系统、风电机组监控系统、无功补偿装置控制器、并联电容器等监控对象相连，完成信息采集和控制调节的功能。

二、风电场AVC控制目标、控制对象及控制模式（一）控制目标AVC子站以风电场高压侧母线电压或上网无功功率为控制目标。

（二）控制对象AVC子站依据调度AVC主站下发的高压母线电压，具备自动对风电场内各种无功设备进行无功电压协调控制的功能。

风电场无功电压控制分析【摘要】风电发展迅猛，但大量风电机组直接接入电网，是对电网安全运营、电能质量保证的重大挑战。

其引起的无功电压问题日益受到关注。

风电场有功出力波动较大，风电场电压波动大，难以满足电网的电压要求，而且各风电场间及与风电汇聚站间彼此缺乏协调，严重时还会导致大规模风机脱网。

需要有一个自动电压控制系统充分利用风电场的风电机组和动态无功补偿装置来对风电场的电压整体调控。

【关键词】风电场；电压控制；无功补偿；静止无功发生器（SVG）；晶闸管控制电抗器（TCR）；磁控电抗器（MCR）；风力发电机组引言近年来，风电行业以一种前所未有的速度迅猛发展。

根据国务院《可再生能源中长期发展规划》，至2020年风电装机将达到1.5亿千瓦。

风力发电自身固有的间歇性特点使风电场有功出力波动较大，且未来时刻的发电功率具有一定不确定性，给电网运行带来极大挑战，其引起的无功电压问题日益受到关注。

根据GB/Z19963—2005《风电场接入电力系统技术规定》的要求，风电场一般均配置一定容量的无功补偿装置，包括可投切电容电抗器、静止无功发生器（SVG）和静止无功补偿器（SVC，其中有晶闸管控制电抗器（TCR）及磁控电抗器(MCR)）。

目前风电接入电网出现了两个特点：（1）单个风电场容量增大；（2）接入电网的电压等级更高。

但风电基地一般都地处电网末端，输电距离远，电压等级高，缺乏强大火电支撑，而增加的风电接入容量与更高的电压等级使得电网受风电影响的范围更广，也使风电接入后的电压控制问题更加突出，主要表现在：（1）缺乏就地控制，风电场电压波动大，难以满足电网的电压考核要求。

（2）各自为政，缺乏协调，严重时导致大规模风机脱网。

随着风电的飞速发展，相关的政策、技术标准也随之出台，现摘取《风电场接入电力系统技术规定》有关无功电压方面的一些具体要求。

风电场的无功电源包括风电机组及风电场无功补偿装置。

风电场要充分利用风电机组的无功容量及其调节能力。

风电场无功功率／电压控制与管理问题探讨作者：艾斯卡尔刘少宇王海龙朱斯来源：《风能》2014年第09期随着风电比例的日益增长，如中国酒泉地区、新疆哈密地区等风电场群大规模集中接入电网并高电压远距离外送案例的不断增加，风电在电力系统中的“地位”在发生变化，风电对电网的影响已经不可忽视，其中风电场的无功功率/电压控制问题尤为突出，电压控制问题影响着整个区域电力系统的安全稳定性和区域电网的运行经济性。

目前市场上流行的风电机组都具备一定的无功调节能力，大多数风电场在其主变低压侧配置了集中型无功功率补偿装置，并实现了风电场的电压控制/无功功率平衡。

目的是为了应对系统安全/稳定运行要求和电网标准规定，同时减少网损。

国家标准GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》明确规定：“风电场要充分利用风电机组的无功容量及无功调节能力”。

可见，结合风电场无功功率调节现状与需求，让风电机组参与电网的电压/无功功率调节以此增强风电场的电网适应性势在必行。

本文从直驱风电机组单机的无功调节性能出发，结合笔者相关的工作经验，探讨了风电场风电机组无功功率/电压控制与管理方面存在的一些问题，最终分享了一种最新的风电场无功功率和电压管理平台的开发运行经验。

直驱风电机组无功电压控制及存在的问题一、基本原理直驱风电机组输出的全部功率通过同等容量的交-直-交变流器注入电网，即通过全功率变流器并网，实现了变流器电机侧和电网侧的频率/电压解耦，风电机组的并网电气特性独立于发电机，因此风电机组的并网特性主要由变流器电网侧的技术性能决定。

另外，变流器采用了矢量控制技术，风电机组具备了电网侧有功功率和无功功率的解耦控制特性。

其电网侧控制原理图如图1所示。

二、直驱风电机组无功功率调节能力GB/T 19963-2011明确规定：“风电场安装的风电机组应满足功率因数在超前0.95-滞后0.95的范围内动态可调”。

因此直驱风电机组也具备了在额定功率、额定频率下，当电网侧电压在90%-110%额定电压之内时，超前0.95-滞后0.95的范围的无功功率调节能力。

试论风电AVC电压无功控制系统及AGC 功率控制系统在风电场的运用作者：张铁龙来源：《科技创新导报》2017年第12期摘要：风力发电作为新能源的主力发电之一已形成较大规模。

随着风电发电容量占比的快速增长，电力部门对风力发电的电能质量及控制的要求也越来越高。

该文针对目前风力发电项目中普遍采用的AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统的技术方案进行介绍。

关键词：风力发电 AVC AGC 电压无功控制系统功率控制系统中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0012-021 系统概述1.1 AVC电压无功自动控制风电场投入AVC后，根据设定的母线电压值或由中调给定的无功功率或电压曲线进行自动调节，输入电压遥调目标值后，进行无功功率自动控制。

AVC电压无功自动控制系统的控制对象包括：分接头、SVG、风电机组。

所有被控对象都设有功能投切软压板，支持遥控，可实时指定参与/不参与有功/无功控制。

首先通过采集的母线电压、母线无功（主变高压侧无功）等实时数据，计算出电厂侧的系统阻抗，然后通过系统阻抗和设定的目标电压值预测出在设定目标电压值下应从母线注入电网的无功。

获得无功目标值后，先考虑无功补偿系统，无功补偿系统的容量按照其额定容量的95%考虑，如果无功补偿系统容量满足需求，就将目标无功功率都分配给无功补偿系统，不在机组间分配；当无功补偿系统容量不能满足需求时，先给无功补偿系统分配其最大容量（额定容量的95%）的无功功率，然后再将剩余无功功率在各个机群间进行分配，最后机群内对处于运行态的机组间分配，在机群间和机组间分配无功时采取等功率因数法进行分配，同时考虑机组的机组无功上下限。

实现多目标协调优化控制，高压侧电压、低压侧电压、风场无功、风场功率因数；需要借助的控制手段：调节分接头、调节风机无功、调节SVG。

考虑到经济效益等因素，风场无功按照SVG、风机的顺序进行风场无功的分配。

风电场无功与电压控制技术研究综述摘要：近年来，随着风电技术的快速进步和国家对新能源的政策支持，我国风力发电事业获得了突飞猛进的发展。

大规模风电并网会对电力系统产生不利影响，需要在风电场场内采取必要的无功补偿措施优化风电场场内潮流分布，减少场内网损，提高电压稳定性。

基于此，对风电场无功与电压控制技术进行研究，以供参考。

关键词：风电场；无功；电压控制引言随着风力发电等新能源在电力系统中所占比重越来越高，新能源场站主动支撑电压的稳定，逐渐成为电力系统维持电压稳定的重要手段，但是由于风电场输出的有功功率受风速影响具有不确定性，风电场可输出的无功功率区间受到有功功率波动的影响，存在不确定性，这使得制定风电场参与无功调压的控制策略变得困难。

1风电场无功分层控制架构对于大规模风电场的并网稳定运行，重点在于将风电场整体与风电机组的无功控制相联合。

考虑到单台风电机组的容量较小，需要对场内风电机组进行共同调节才能对并网点电压起到控制作用。

因此采用分层原则，在风电场级进行无功需求整定，在风电机组级根据实时运行状况调节机组变流器以改变其无功输出。

风电场分层控制原理图。

图中，无功需求整定层可以按照设定的电压参考值或者接受上级调度给出的电压指令，监测当前风电场并网点电压，求解得出风电场无功输出参考值，若整定得出的无功参考值大于风电场无功输出值，说明存在无功输出缺额。

无功分配层根据当前风电场运行状态确定调压裕度，选择合适的无功分配方式。

在进行无功调整时首先采用静态无功补偿器（StaticVarCompensator，SVC），若SVC无法满足无功补偿量，需要对风电场无功可调节容量进行判断；若风电机组可调节容量满足无功补偿量，则风电机组网侧变流器采用自适应下垂控制，根据分配给各机组的补偿量调整输出功率，提供无功支撑；若风电机组可调节容量不能完全满足系统无功调整要求，则需要对部分风电机组进行减载控制，以增加机组的最大无功容量，为并网点提供足够的无功支撑。

风电场电压控制目标风电场的电压控制目标是确保风电机组的电网接入点电压在稳定的范围内运行。

通过对电网电压进行监测和调节，可以保证风电场的安全运行，提高其发电效率和可靠性。

风电场的电压控制目标是保持电网的电压稳定。

电压稳定性对于电能传输和电力设备的正常运行非常重要。

风电场作为可再生能源发电方式之一，其电网接入点所在的供电网络需要保持稳定的电压水平，以便风电机组能够高效地输送电能到电网中。

如果电压不稳定，不仅会影响风电场的发电能力和电网的运行稳定性，还可能导致电力设备的损坏甚至故障。

风电场的电压控制目标是确保在风电场与电网之间的电压差异在可接受的范围内。

由于电网中的电流和功率变化非常复杂，风电场的电压与电网之间往往会存在一定的差异。

过大或过小的电压差异都会对电能传输和系统稳定性造成影响。

因此，风电场需要进行电压控制，使得电网中的电压差异能够在可接受的范围内。

这可以通过在电网接入点安装电压调节器等设备来实现，确保风电机组所产生的电能被平稳地输入到电网中。

风电场的电压控制目标还包括提高电网的电压质量。

电压质量是指电网电压的稳定性、纹波及谐波等指标。

风电场与电网的密切耦合关系，使得其电压质量直接影响整个电网的质量。

因此，风电场需要对电压进行监测和控制，以确保电压的稳定性和纹波指标满足电网规定的要求。

同时，通过采取合适的滤波和逆变技术，可以降低电网中的谐波水平，提高电压波形的质量。

风电场的电压控制目标还包括提高风电场的发电效率。

电压控制可以通过调节风电机组的功率输出来实现。

通过监测电网电压，风电场可以实时调整发电机组的输出功率，以维持电网电压在合适的范围内。

这种电压控制方式可以提高风电场的利用率和发电效率，同时减少对电网的负荷。

总而言之，风电场的电压控制目标是为了保持电网的电压稳定，确保电网与风电机组之间的电压差异控制在可接受范围，并提高电网的电压质量和风电场的发电效率。

这些目标的实现需要通过监测和调节电压，使用适当的设备和技术来实现。

浅谈风电场自动电压控制系统优化措施摘要:目前，我国风电大多处于远离电力负荷中心的较偏远地区，该地区一般都处于电网末端，电网网架结构较薄弱，因此，大规模风电需要通过高电压、远距离输电线路输送到负荷中心。

大规模风电接入区域电网的并网点电压随着风电出力的变化而大起大落，严重影响电网运行的电压质量和稳定性。

目前风电场无功电压自动控制系统虽然已经投运，但是控制策略并未考虑到无功设备间的就地平衡。

因此优化风电场自动电压控制系统控制策略具有重要的实际意义。

关键词:AVC 控制策略0 引言：风电场无功电压自动控制系统的控制目标为通过调节风力发电机组、动态无功补偿装置以风电场高压侧母线电压为控制目标，同时兼顾风机机端电压在合格的范围内。

就单个风电场而言，通常拥有两台及以上变压器，每台变压器低压侧各自运行着独立的动态无功补偿装置。

风电场无功电压自动控制系统单纯的考虑将风电场高压侧母线控制在合格范围内，并未考虑场内各台变压器间无功是否平衡，因此经常发生所属不同母线的两套动态无功补偿装置，一台发出容性无功功率，另一台发出感性无功功率，增加系统无功电流的环流，造成不必要的能量消耗。

由于风电场内动态无功补偿装置响应速度灵敏，风力发电机组响应滞后，为保证高压侧母线电压运行在合理范围内，风电场内动态无功补偿装置长期的大负荷运行，引发风电场内动态无功补偿装置故障率居高不下。

1 无功电压自动控制系统结构优化风电场现运行的无功电压自动控制系统服务器无法实现主备自动切换，当主机发生故障后，只能通过现场运行人员巡视发现，然后进行人工切换，这将严重影响无功电压自动控制系统的投运率及合格率。

优化后的无功电压自动控制系统仍然配备两台无功电压自动控制系统服务器，但是两台服务器可实现自动主、备模式运行，备机接收主机的心跳报文，当主机发生故障，备机自动切换运行。

2 现行的无功电压自动控制系统策略无功电压自动控制系统风场系统具有两个控制目标，按控制优先级排序如下：（1）监控并维持风机机端690V电压在合格范围内，若出现风机机端电压临近越限，将执行校正控制，首先利用该风机本身及邻近风机的无功出力将其电压拉回。