风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的有效运用

风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的有效运用

范馐

四川盐源华电新能源有限公司  615713  四川凉山

摘  要：在各种新能源中，风力发电非常重要，而且已经形成一定的规模。当前风力发电容量持续增长，电力部门对风力发电提出了更高的电能质量要求，同时对于不足之处采用科学有效的控制措施解决，本论文着重于研究风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的有效运用。

关键词：风电；AVC电压无功控制系统；AGC功率控制系统；风电场；有效运用

引言

    现在各个国家对各种先进的能源技术进行开发，不断转化能源使用结构模式，将不可再生资源使用量控制在最低。我国是发展中国家，虽然有丰富的能源，但是不可再生能源依然面临枯竭，而且使用中释放大量污染物，不符合绿色发展要求。风力发电技术应运而生，因地制宜地将风能合理应用，并且引进先进技术开发使用，不仅创造较高的价值，而且还具有环保价值。

一、系统基本介绍

（一） AVC电压无功自动控制技术

    风电场投入AVC（自动电压控制）之后，可以对电压自动调整，具体的方法就是将母线电压值设定好之后，据此进行调节，开展这项工作中也可以按照中调给定无功功率进行，或者基于电压曲线作为依据调节。具体的方法是，将电压远程调节目标值输入之后，设定好参数，就可以自动控制无功功率。AVC电压无功自动控制系统运行的过程中，可以对多个对象进行控制，除了风电机组之外，包括分接头以及SVG都可以得到有效控制。所有被控制的对象都安装有功能投切软压板，其作为配套软件中所安装的一个功能控制开关，对于远程控制起到支撑作用，同时还能够实时指定是否参与有功控制或者无功控制，可见，AVC电压无功自动控制技术发挥重要的作用。

    该技术的应用过程中，就是对母线电压、母线无功等实时产生的数据信息进行收集，将电厂侧的电源内部电阻计算出来，此时，还要观察电源接入点向电源侧所呈现出来的阻抗情况，明确阻碍电流所产生的影响，之后通过系统阻抗以及设定的目标电压值，就可以将目标电压值设定出来，之后从母线向电网无功功率注入，确保电压在短时间内回复，促使直流母线电压维持在稳定状态。

    此时，当获得无功目标值之后，需要对无功补偿系统的运行情况充分考虑，其容量要达到额定容量95%，如果没有达到这个要求，就要重新操作上述的流程。当无功补偿系统容量已经符合规定，就要将目标无功功率向无功补偿系统分配，需要明确的是，不能在机组之间分配。上述的重复操作中，还要将容量最大的无功功率传输给无功补偿系统，要达到额定容量的95%，如果无功功率没有完全利用起来，认识有剩余，可以用于各个机群之间，对维持运行状态的机组之间进行分配。将无功功率分配给机群之间以及机组之间的时候，可以采用功率因数法，能够得到合理分配，同时还要对机组的无功上限和下限充分考虑。

    对高低压侧电压、风场功率因数以及风场无功进行控制的过程中，可以采用多目标协调控制方式，而且根据实际需要予以优化。为了提高控制力度要，还需要调节好分接头、风机无功功率以及无功补偿。要获得良好的经济效益，要按照规定流程进行风场无功分配，先控制无功补偿装置，之后对风机予以控制。对风机进行无功分配的过程中可以采用无功裕度法。

    无功裕度分配方法的应用过程中要充分考虑到电力系统运行所具备的特点，当电力系统负荷符合规范值，电网电压就达到临界值，此时处于崩溃的边缘，重要工作是稳定电压。所以，无功裕度就是静态电压处于稳定状态的情况下，临近崩溃电压点与系统运行点之间存在的电气距离。

    采用这种方法控制风机无功，对其有功满发充分考虑，合理利用无功容量，以很好地控制电压。

（二）AGC功率控制系统

    其一，调度负荷变化情况通过曲线方式呈现，要实时跟踪。风机处于运行状态的时候要合理分配功率，控制好总出力，使其处于预设范围内。

    其二，应用自动化控制技术控制就地功率，按照本地负荷预测曲线，合理分配风机功率以及风机总出力，使其局限于预设范围内[1] 。

    其三，风机运行的过程中，投切频率的控制过程中应用自动化技术。发出指令时，要合理判断控制对象，保证准确性，对于控制频率详细分析，保证风机的被切除频率等同。为了确保风机不会被快速切除，就要从时间层面对各个风机进行控制，保证时间间隔合理，且都能够独立设置。

二、AVC电压无功自动控制系统以及AGC功率控制系统所具备的特点

（一）AVC电压无功自动控制系统所具备的特点

    风电场系统软件平台建立起来之后运行无功电压自动控制系统。系统软件平台对如下各项功能予以支持：

    其一，对多种类型的电压无功调度方式予以支持，所涵盖的内容主要包括电压曲线、无功曲线以及实时指令等等，接收到调度命令之后能够快速响应。

    其二，对并网点电压、功率因数、无功因数以及场内电压从综合的角度考虑，对并网点电压无功控制的时候采用自动化方式，要进行多目标优化分区才能实现。

    其三，各项设备，包括主变压器分接头、SVC、风机以及电容器组等等都要协调好并合理控制。

    其四，分接头、风机以及SVC等都是被控制对象，都安装功能投切软压板，对远程控制予以支持，能够实时发出指令，明确是否参与有功控制和无功控制。

    其五，统计好各项历史数据信息，包括有功功率、无功功率等等，进行存储，用图表呈现。

    其六，运行数据预判机制能够对采集的数据信息判断，明确其有效性，目的在于控制系统，保证其可靠性。

    其七，对闭锁机制进一步完善，对异常条件充分考虑，诸如产生无效数据或者信息传输中断等等，实施可靠闭锁以准确控制[2] 。

    其八，为多种通信协议提供支持，包括超速保护控制或者串行通信协议等，风机以及无功补偿装置发挥重要的作用。

    其九，风电场接入电力系统的各项技术要求相符合。

    其十，对于IEC61850标准，系统完全支持。

（二）AGC功率控制系统所具备的特点

    将需要监视的功率确定下来之后采集相关信息，传输到后台详细分析并处理，向风机通讯管理设备传输，将RS485口合理利用，采用信息传输方式发出指令，对风机起到控制作用。

三、AVC/AGC综合通信管理

    远动装置的各项功能充分发挥，网络技术发挥基础性作用，基于标准规约与以及间隔层装置通信，将传输到数据库中数据信息采集，经过转换之后，应用调度中心的信息传递工作完成。按照标准的远动通信装置特点，其所发挥的功能如下：

    其一，风电场的各项设备自动化运行，实施集中化、系统化管理，其在运行的过程中采集数据信息、进行数据信息存储以及传输[3] 。

    其二，对于控制命令以及执行所获得的结果向指定网络平台上传输并发布。

    其三，设计硬件到时候采用全封闭无风扇低功耗嵌入方式，同时还要将硬件看门狗配置好。

    其四，使用的电子磁盘不安装机械旋转部件，用于对数据信息存储。

    其五，对双机冗余配置予以支持，切换自动化实施。

    其六，对于远程配置、设备故障诊断、技术维护以及技术升级等都提供有效支持。

    其七，各项工作，包括采集数据信息、数据信息的收集、整理和分类、数据信息统计方法以及统计结果、数据信息的存储以及传输等等都予以支持。

结束语：

    通过上面的研究可以明确，风电场中有两个非常重要的控制系统，即AVC电压无功自动控制系统和AGC功率控制系统，通过对系统合理应用，对促进新能源企业更好发展起到重要的作用。

参考文献：

[1] 白雅静. 大型并网光伏电站AGC/AVC多模式自动控制系统设计与实现[J]. 电气应用， 2021， 040(10):91-92.

[2] 闭耀中， 吴泽. AVC系统由于电压和无功控制需求矛盾引起的设备动作频繁的解决方案探索[J]. 轻松学电脑， 2021， 000(12):52-53.

[3] 何国庆， 王伟胜， 刘纯，等. 风电基地经特高压直流送出系统换相失败故障(一):送端风电机组暂态无功电压建模[J]. 中国电机工程学报， 2022， 042(14):10-11.