计及风电场静态电压稳定性的VMP系统无功电压控制策略研究.pdf

第４４卷第２１期２０１６年１１月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ、，０１．４４ＮＯ．２１ＮＯＶ．１，２０１６ＤＯＩ：１０．７６６７／ＰＳＰＣ１５１８０９计及风电场静态电压稳定性的ＶＭＰ系统无功电压控制策略研究李自明，姚秀萍，王海云，王维庆，常喜强，郭小龙（１．新疆大学电气工程学院可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心，新疆乌鲁木齐８３００４７；２．新疆电力调度控制中心，新疆乌鲁木齐８３０００１）摘要：随着规模化、集群化风电基地的初步建成，风电作为一种清洁高效的能源得到了快速的发展，但短时间内大规模风电场集中接入电网，给电网的功率平衡带来扰动，造成了电网电压的不稳定。针对风电场并网后的电压控制问题，研究了大规模风电场并网的静态电压稳定机理。并在现有调压手段的基础上，通过适时调整风电机组无功出力，升压站变压器抽头以及调无功补偿装置，进一步提出了基于分层管理的无功功率／电压控制策略，并将该策略嵌入到风电场电压／无功自动管理平台（ＶＭＰ）。通过新疆某地区风电场现场试验发现，该控制策略能够改善低电压穿越期间无功表现，提高风电场无功电压的稳定性，同时避免了功率振荡的产生。该研究结果可以为风电场无功电压协调控制的理论研究和工程实际提供参考依据。关键词：风电并网；静态电压稳定；ＶＭＰ系统；无功电压控制ＳｔｕｄｙｏｎｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＶＭＰｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｉｎｄｆａｒｍＬＩＺｉｍｉｎｇ，ＹＡＯＸｉｕｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＨａｉｙｕｎ，ＷＡＮＧＷｅｉｑｉｎｇ，ＣＨＡＮＧＸｉｑｉａｎｇ２，ＧＵＯＸｉａｏｌｏｎｇｆ１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ＆ＧｒｉｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｐｒｏｖｅｄｂｙＥｄｕｃａｔｉｏｎＭｉｎｉｓｔｒｙｆｏｒｉｔｓＥｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｕｎｄｅｒＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉｎｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００４７，Ｃｈｉｎａ；２．ＸｉｎｊｉａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｉｓｐａｔｃｈｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＣｅｎｔｅｒ，Ｕｒｕｍｑｉ８３０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌａｒｇｅ．ｓｃａｌｅａｎｄｃｌｕｓｔｅｒｗｉｎｄｐｏｗｅｒｂａｓｅ．ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙａｓａｃｌｅａｎａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｅｎｅｒｇｙ．Ｂｕｔｅｘｔｅｎｓｉｖｅｗｉｎｄｆａｒｍｓａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｇｒｉｄｉｎａｓｈｏｒｔｔｉｍｅ，ｗｈｉｃｈｂｒｉｎｇｓｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｂａｌａｎｃｅａｎｄｃａｕｓｅｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｗｉｎｄｆａｒｍｇｒｏｕｐｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｔａｐｓｏｆｂｏｏｓｔｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅａｒｅｔｉｍｅｌｙａａｊｕｓｔｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｖｏｌｔａｇｅ．Ａｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ／ｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｂａｓｅｄｏｎｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｓｆｕｒｔｈｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｖｏｌｔａｇｅ／ｖａｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍ（ＶＭＰ）ｆｏｒｗｉｎｄｆａｒｍ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙＣａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｏｆｔｈｅｗｉｎｄｆａｒｍ，ａｎｄａｌｓｏａｖｏｉｄｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｔｅｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｏｆａｃｅｒｔａｉｎａｒｅａｉｎＸｉｎｊｉａｎｇ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｂａｓｉｓａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｎｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｗｉｎｄｆａｒｍｓ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉＳｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１２６７０１７１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ＶＭＰｓｙｓｔｅｍ；ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ０引言近年来，随着对清洁能源建设的大力推进，包基金项目：国家自然科学基金项目（５１２６７０１７）；自治区重点实验室项目（２０１６Ｄ０３０２１）括现在拟建的大型风力发电项目，地理位置上都远离负荷中心，并通过相对较弱的输电网络相连。在这样传输网络中的风电场存在严重的安全性和稳定性问题【ｌＪ。诸如风电场缺乏行之有效地无功电压评判体系，无功功率／电压管理系统配置不统一，相关无功电压控制的装置在风电机组低电压穿越（Ｌｏｗ．７８．电力系统保护与控制ＶｏｌｔａｇｅＲｉｄｅ．ｔｈｏｕｇｈ，ＬＶＲＴ）期间无功控制能力较弱，高低压问题交替出现，风电机组大规模脱网等【３Ｊ。可见，无功电压控制是风电场并网急需解决’的问题之一［＿。由于技术上的限制，电力系统的静态电压稳定性会影响风电并网。文献［１０］提出了双馈风电机组（Ｄｏｕｂｌｙ．ｆｅｄＩｎｄｕｃｔｉｏｎＧｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＦＩＧ）快速变桨静态电压稳定增强控制策略，由微电网中央控制器根据风速、负荷安排设置桨距角来进行静态电压控制。文献『１１．１２］通过过滤集合的原对偶内点法（ＰｒｉｍａｌＤｕａｌＩｎｔｅｒｉｏｒＰｏｉｎｔＭｅｔｈｏｄ，ＰＤＩＰＭ），调节风电场和汇集站内的多种无功设备，以多目标控制模型为指标进行优化控制。文献［１３】将整个系统的静态电压稳定［￣（ＳｔａｔｉｃＶｏｌｔａｇｅＳｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓｖｓ）进行了定量分析，探索分布式电源出力对集中接入和分布式接入方式下电网ＳＶＳ的影响。上述文献中风电场的无功电压控制主要是针对多无功源的运行特性分析，探讨如何协调无功源来优化电压控制，但是并没有将静态电压稳定性纳入到一个整体的无功电压控制策略中。本文通过研究大规模风电场并网的静态电压稳定机理，并在现有调压手段的基础上，适时调整风电机组无功出力，升压变压器抽头以及调无功补偿装置（ＳｔａｔｉｃＶａｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ＳＶＣ），进一步提出了基于分层管理的无功功率／电压控制策略，并将该策略嵌入到风电场电压／无功自动管理平台（Ｖｏｌｔａｇｅ／ＶａｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔＰｌａｔｆｏｒｍ，ＶＭＰ）。对风电场的现场试验发现，ＶＭＰ无功电压控制策略能够改善ＬＶＲＴ期间无功表现，提高风电场无功电压的稳定性。１风电场静态电压稳定机理现行风电场各方面研究并不成熟，加之无功控制策略的局限性，不协调性，以及控制设备不稳定性，如何提高风电场静态电压稳定性就显得更为必要【ｌ。风力发电机具有间歇性，高穿透性和较低的惯性响应，这些特征常会导致风电场电压的不稳定。为研究方便，本文通过如图１所示的风电场等值系统模型，来对风电接入电网后的静态电压稳定机理进行研究。图１中，Ｅ为系统平衡点电压，为风电场＝＋＋（Ｏｗ＋Ｑｏ）Ｘ，＝图１风电场并网等值模型Ｆｉｇ．１Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｎｄｆａｒｍ并网点（ＰｏｉｎｔｏｆＣｏｍｍｏｎＣｏｕｐｌｉｎｇ，ＰＣＣ）电压，Ｒ。＋ｊ挺为风电场ＰＣＣ到系统的等效阻抗，Ｐ＋ｊＱ、ｖ为风电场输出的视在功率，ＪＱｏ为风电场无功补偿装置发出的无功功率，为风电场送出线路的电流。由图１可得：＋（＋ｊ）（１）考虑无功补偿发出无功功率后，风电场ＰＣＣ向电网发出的功率为（假设ｋ＝ＥＺ０。，ＵｐＣＣ＝ｕｐ。。ＬＯ）：ｆ，Ｕｐｃｃ－－Ｅ］＋ｊ（Ｑｗ＋）ｃ。（ｃ。ｓ＋ｊｓｉｎ）竺式（２）化简可得Ｄ—‘ｕｐｃｃ【ｓｎ一ｃｏｓＪ＋ｕｐｃｃＲｓＲｓ＋。等一。十。Ｕｐｃｃ２ＲｓＪ＋［Ｑｗ＋一豁］＝筹等式（４）两侧均乘以（＋），可得Ｒｓ０ｗ＋２０ｃｃ（＋）Ｉ＋（＋ＱｃＩ＝忽略传输线路电阻Ｒ，可得李白明，等计及风电场静态电压稳定性的ＶＭＰ系统无功电压控制策略研究一７９．＝令式（７）中的基准电压为Ｅ，基准容量为Ｅ２／Ｘｓ，无功支撑为０时风电场有功出力（ｐ．Ｕ．值）尸ｗ和电压（ｐ．ｕ．值）。。的典型ＰＶ曲线如图２所示。１．２５１．０００．７５０．５Ｏ０．２５０～～～＼＼～～＼／／，／Ｉ，一一一一ｊｌｑ－Ｉ——一一一一一Ｏ．３０４０．５ⅦＰｕ．图２风电场群有功出力一电压典型ＰＶ曲线—Ｆｉｇ．２ＴｙｐｉｃａｌＰＶｃｕｗｅｓｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｆｏｒｗｉｎｄｆａｒｍｇｒｏｕｐ由图２可以看出，随着风电场有功出力的增加，ＰＣＣ电压逐渐降低，电压．有功灵敏度逐渐增加，微小的有功功率扰动将引起较大的电压变化，系统电压稳定性降低，在风电场出力达到０．５ｐ．ｕ．时，电压达到崩溃点。因此需要调节风电场无功出力以降低有功功率波动对系统电压稳定性的影响。２ＶＭＰ系统工作原理及无功控制策略研究风电场ＶＭＰ系统是指风电场电压／无功自动管理平台的简称，主要用来降低风电场内的集中无功补偿设备额定容量（甚至替代），以提高风电场发电效益。目前各型风电场ＶＭＰ的结构基本相似，本文以如图３所示的金风ＶＭＰ结构进行分析。由图３可以看出，该ＶＭＰ系统将风电场（由Ａｌ～Ａｆ个风机构成）看成为一个连续可调的无功源，根据无功电压分层协调控制原则，由电网公司自动电压控￥１Ｊ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌ，ＡＶＣ）无功电压控制系统主站经电网通信通道下发无功电压调节信号或命令，信号传至金风ＶＭＰ工作站，经状态反馈分析计算，下达指令给金风ＶＭＰ子站，以实现其与风机、无功补偿装置等通讯网络和变电站数据采集装置的互联通信，从而能够对系统的无功电压实时调节。为此，各风电场应满足电网无功容量确定的基本原则【ｌ５Ｊ：对于直接接入电网的风电场，其具有的容性无功容量至少能够补偿风电场满发时场内汇集二二二二二二二二二二二二二二电网通信通道．ＩＡＶｃ无巧电进控制系统实时ｆ系统！｝ｉ：换机‘Ｉ：区：●与调度指令交互｝：交换机ｌＩ金风ＶＭＰ工作站电场换器ｌ■器ｉ盥数据采信网络■■置通信网络一、ｒ一，＾金风ＶＭＰ…Ａｌ一１Ａ△…金风风机ｌ集中无功补偿装置ＶＭＰ数据上报主变高低压侧一图３金风ＶＭＰ系统Ｆｉｇ．３ＧｏｌｄｗｉｎｄＶＭＰｓｙｓｔｅｍ线路、主变压器的感性无功及风电场送出电路的一半感性无功之和，其具有的感性无功容量至少能够补偿风电场自身的容性充电无功功率及风电场送出线路的一半充电无功功率；风电场无功容量应结合风电场的实际接入情况，通过风电场接入电力系统无功电压来确定，在风电机组的无功容量不能满足风电场的电压调节需要时，应在风电场配置集中无功补偿装置。目前风电场调压手段主要有调节风电机组无功出力，调升压站变压器抽头以及调无功补偿装置等。通过调压控制使风场能够平抑由于风速变化或者系统中的小扰动引起的电压波动。因此，本文基于以上三种无功调压电压手段，本文提出一种新的最优无功控制策略方案如流程如图４所示。ＶＭＰ无功电压协调控制策略是以风电场汇集站高压侧母线电压为参考电压，若采集到的母线电压低于设定的参考电压值时，ＶＭＰ系统下发指令调节风电机组无功出力，若风电机组无功出力达到额定值，再调整升压站变压器分接头（包括主变分接头升档调节和降档调节），若电压仍是低于参考电压值，则需要联合无功补偿设备ＳＶＣ，采用手动控制方式联合控制风电场的无功电压，最终实现风电场电无功电压的协调控制。ＶＭＰ系统下发指令调节风电机组无功出力时，在功率因数一０．９５～０．９５确定的风电机组无功容量范围内，通过改变风电机组功率因数目标值，来确定风电机组的无功控制能力。在有功出力不同，１号．８Ｏ．电力系统保护与控嘲风电机组无功出力控制结果如表１所示，以判断风电机组无功出力能力达到额定值。ＶＭＰ无功电压协调控制策略三二集汇集站商低压侧母线电压风电场汇集站高低压侧母线的参考电压嚣＞——电压是否达到参考值］＼＼／．Ｌ毒调节风电机组的Ｉ１Ｉ带无功出力ｌ————Ｌ一ｌ升压站变压器分接头＼＼芝／Ｉ１皇至！！竺兰竺！！ｌ——ＬＬ型堡实现风电场无ｌ图４ＶＭＰ无功电压协调控制策略流程Ｆｉｇ．４ＲｅａｃｔｉｖｅｖｏｌｔａｇｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒＶＭＰｓｙｓｔｅｍ表１有功出力不同，ｌ号风电机组无功出力控制结果Ｔａｂｌｅ１Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔ，Ｎｏ．１ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｕｎｉｔｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｒｅｓｕｌｔｓ若风电机组无功出力能力达到额定值时，则需要调整升压站变压器分接头，包括主变分接头升档和降档两个调节。首先，将主变分接头有２档调节至３档，风电场输出功率为９．９ＭＷ，记录ＶＭＰ的动态响应过程。表２记录了升档调节前后风电场和风电机组的电气参数。表２ＶＭＰ调节过程前后，风电场电气参数Ｔａｂｌｅ２ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒＶＭＰｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ其中ＶＭＰ动态响应时间为４４．５ｓ，１号风电机组动态响应为４５．２Ｓ。其次，再将主变分接头有３档调节至２档，风电场输出功率为９．１Ｍｗ，记录ＶＭＰ的动态响应过程（若升档调节已满足参考电压，此降档调节可省略）。表３记录了降档调节前后风电场和风电机组的电气参数。表３ＶＭＰ调节过程前后，风电场电气参数Ｔａｂｌｅ３ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒＶＭＰｒｅｇｕｌａｔｉｏｎⅥ其中动态响应时间为３８．１Ｓ，１号风电机组动态响应为４１．７Ｓ。若调整升压站变压器分接头，电压仍是低于参考电压值，则需要联合无功补偿设备ＳＶＣ，采用手动控制方式设定联合运行的初始态，初始态下，风电场１１０ｋＶ、３５ｋＶ母线电压在合理范围内，将主变分接头由２档调节至３档，测试联合运行条件下ＳＶＣ的响应特性，表４为升档前后系统的电气参数。表４档位上升测试结果Ｔａｂｌｅ４Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｉｓｉｎｇｔａｐｓｌｅｖｅｌ１１０ｋＶ３５ｋＶ母线装置输出实验前风电场电压／无功电压Ｖ电压／ｋＶ无功／Ｍｖａｒｌ１７．８５３８＿３０１．７１１ＯｋＶ３５ｋＶ母线装置输出实验后风电电压／ｋＶ电压／ｋＶ无功／Ｍｖａｒ场电压／无功１１７．８２３８．６５－６．８李自【１月，等计及风电场静态电稳定性的ＶＭＰ系统无功电雎控制策略研究．８１．３ＶＭＰ系统无功控制方案现场试验以新疆某风电场的金风ＶＭＰ系统控制方案为例，风电场无功补偿装置测试点采集的信号为风电场主变高压侧三相电压／电流，主变低压侧三相电≠压，无功补偿装置三相电流，风电场３５ｋＶ线路｝ｌ风电机组机端三相电压／电流。其中，风电场主变高压侧三相电压／电流，主变低压侧三相电压，无功补偿装置三相电流的采集点取自风电场ＳＶＧ室屏柜ＰＴ、ＣＴ一次端子，１号风电机组机端三相电压取自风电机组变流器网侧铜排，三相电流取自风电机组变流器网侧电缆。ＶＭＰ系统控制方案如图５所示。金ＶＭＰ图５金风ＶＭＰ系统控制方案Ｆｉｇ．５ＧｏｌｄｗｉｎｄＶＭＰｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅ图５中ＶＭＰ系统控制的风电场装机容量为１７４ＭＷ，含有ｌｌ６台金风１．５ＭＷ风机，２台主变压器（简称号主变）及２套ＳＶＣ。１号主变容量均为１００ＭＶＡ，其高低压侧电压分别为３５ｋＶ与ｌ１０ｋＶ，并由ｌ１０ｋＶ母线送出系统，风电场内２套ＳＶＣ的容量分别为２２Ｍｖａｒ和３０Ｍｖａｒ。ｌ号主变压器选用的是Ｒ１０型，采用有载调压方式，并满足无功控制系统要求。实验所需要的设备与软件如表５和表６所示。该风电场的金风ＶＭＰ系统１号主变的实时运行数据结果如图６所示（１ｍｉｎ间隔数据图）。表５实验设备Ｔａｂｌｅ５Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔ表６实验软件Ｔａｂｌｅ６Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｏｆｔｗａｒｅ３９．Ｏ３８．５善３８０３７５３７０１２０１１８萋１１６ｌ１４１１２…＿ＪＬＩＬ一一Ｌ．山…’’……ｌｒｒ一Ｔ一０ｌ０２０３０４０５０６０ｔ／ｓ（ａ）ｌ主变低压侧电压数据０１Ｏ２Ｏ３Ｏ４Ｏ５Ｏ６Ｏｆ，ｓ（ｂ）１主变高压侧电压数据图６Ｉ号主变高低压侧电压数据Ｆｉｇ．６ＤａｔａｆｏｒＮｏ．１ｍａｉｎＵ＇ａｎｓｆｏｒｍｅｒｈｉＩｇｈａｎｄｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｓｉｄｅｓ由图６（ａ）１号主变低压侧运行数据可以看出，风电场实际运行电压为３７．５～３８．５ｋＶ，围绕目标值３８ｋＶ微小波动，设备满足控制方案要求，风电场内电压运行稳定。同样图６（ｂ）１号主变高压侧电以１１６ｋＶ为中心在ｌ１３～ｌ１８ｋＶ范围内波动，最高短时尖峰电压不超过ｌ１９ｋＶ，最低短时尖峰电压为１１ｌｋＶ，符合电网运行要求。暂态运行结果：在ＶＭＰ运行期间，风电场经历了一次电网电压跌落，安装金风ＶＭＰ控制系统的风电场（共１１６台机组）电压运行稳定，没有出现电压振荡问题，并且机组全部实现低电压穿越如７所示。图７风电场电网故障期间３５ｋＶ电压波形Ｆｉｇ．７３５ｋＶｖｏｌｔａｇｅｗａｖｅｓｄｕｒｉｎｇｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｒｉｄｆａｕｌｔ由图７可以看出，风电场风机在４０ｍｓ左右发¨、ｊ¨眦饥¨台机¨台风机¨机¨台机¨台机¨台饥¨台风机＂台机电力系统保护与控制低电压故障，ｌ压有３８ｋＶ跌至３０ｋＶ芹，ＶＭＰ系统控制风机以提供件无功电流支撑，使得尤功电存约为４０ｍｓ时问内得剑响应，无功电流人小根据电Ｉｌｉ跌落｛＿＝＝ｌ｛度进行调节（为系统电』ｌ跌落标幺位的２ｆ），最大值为１．０５倍的额定电流。８０ｍｓ系统敝障清除，无功功率控制平稳，尤助，ｌｌＪ。＆迅速恢复到稳态常水、，转为稳态控制。金风ＶＭＰ经新疆电网公司土站通过ＩＥＣ１０４协议交换器进行对接，可将无功／电压命令卜发给金』ｘＬＶＭＰ，同时将ＶＭＰ采集的风电场内部数据Ｉ报至电公－ＪＪ进行反馈，从而埘风电场进行无功／ｌＵ进行控制。５０％电压跌落３市ＩＪ对称时，无功电流响局部放人如８所示。～￡』Ｊｆ。…一～～～。一一一～～一１ｉ‘一盼ｂ吃＾ｔＩ『：ｔＪ・ｔ＿１伊一Ｂ，氇０：ｌｉ＂０．０年Ｏ．…ｎ一～～一一㈨嫩奄图８５０％电压跌落三相对称时，无功电流响应—Ｆｉｇ．８５０％ｖｏｌｔａｇｅｄｒｏｐ，ｔｈｅｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｓｙｍｍｅｔｒｙｒｅａｃｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅ‘由８ｕＪ，在卡ｌｌＩ对称，ＩＵ压降低一半时，１Ｉ］ＶＭＰ系统ＩＩＪ以控制风机提供无功电流支撑，＿尢功电流瞬ｆ¨Ｊ放人１４倍左，以降低系统电压的跌ｊ！｝＝｝＝，使ｌＵ压能够升至６５％倍的额定ＩＩｚｌｋ。ｌ０．５Ｓ时刻ＬＵ敞障清除，助电流迅速降低，经过短的波动恢复初始值，电Ｊ玉立刻增¨标值附近。¨丁ＶＭＰ系统能充分发挥风ｑＺ）０１￣［１『Ｉ身无功特性，低电压穿越Ｊｒ）ＪｆＮＪ无功表现，避免产生功率持续振荡。４结论ｌ本文通过现场试验埘风电场ＶＭＰ系统无功控制进行研究，得｝｝｛以下结论：（１）据风电场静念ｌｌｌ压稳定机摊得出的并网得出有功功；扰动将ｒ』ｌ起较人的电压变化，以及调整电场的允功ｍ力埘ｊ稳定系统尤功电ｉ的必要性。（２）据目洲段，本文捉Ｉ｛，Ｊ风ｌＵ场ＶＭＰ控制策略已成功川于新疆某地ＩＵ，该控制策略能够改善低ＩＵ穿越期ｆｌ１Ｊ无功表现，捉岛风电场尤功电门的稳定性，同时避免ｒ功率振荡的产卜。（３）采ＶＭＰ系统功控制策略制』ｘＬ电场Ｊ的ＩＵ压，在暂态划提供持续的无功电流支持，川时保证了暂稳念过程的无缝衔接控制，满足ＩＥＣ６１４００．２ｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓ。参考文献［１ｊ文ｌＪＩ１呖，浩，Ｋ，等．Ｊ×乜｝『Ｊｊ内能Ｊ分析疗法的研究【ＪＪ＇ｌｂ力系统｝，ｌｊ制，２０Ｉ４，４２（４）：６Ｉ－６６．ＬＩＵＣｈａｎｇ，ＷＵＨａｏ，ＧＡＯＣｈａｎｇｚｈｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆａｃｃｏｍｍｏｄａｔｅｄｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｗｉｎｄｐｏｗｅｒ．【Ｊ１．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，—４２（４）：６１６６．［２］畅，彭龙，仲悟之，．蚁锁掣电场群功分、…删制策略【Ｊ１．・ｌＩ乜机上程学报，２０Ｉ５，３５（１７）：４３００４３０７．ＣＵｌＹａｎｇ，ＰＥＮＧＬｏｎｇ，ＺＨＯＮＧＷｕｚｈｉ，ｅｔａ１．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｏｎｗｉｎｄｆａｒｍｓｂ＆ｓｅｄｄｏｕｂｌｙｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ—ｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１５，３５（１７）：４３００４３０７．３］术．计及动态，Ｉ【三功控制ｌ咖的人肌模电；ｌ，地区电』稳定・ｒ分／（１／－［Ｊ］．ＩＵＪ系统ｆ扣，与控带１，—２０１６，４４（７）：１３１８．ＺＨＯＵＨｏｎｇｔｉｎｇ，ＳＯＮＧＷｅｉ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｖｏｌｔａｇｅ—ｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｌａｒｇｅｓｃａｌｅｗｉｎｄｆａｒｍｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｒｅａｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｉｍｐａｃｔｏｆｄｙｎａｍｉｃｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１６，４４（７）：李白明，等计及风电场静态电压稳定性的ＶＭＰ系统无功电压控制策略研究．８３．１３・１８．［４］ＨＡＯｚ，ＹＡＯＺ，ＬＩＳ，ｅｔａ１．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅ－ｆｅｄｗｉｎｄｆａｒｍｓｔｏｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｄａｍｐｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｇｒｉｄｓ［Ｊ］．ＴｅｈｎｉｃｋｉＶｊｅｓｎｉｋ，２０１５，２２（１）：４３－４９．［５］闫鹏强，王增平，陈振新．考虑拓扑影响的风电场无功优化策略研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１６，４４（１１、：１－８．ＹＡＮＰｅｎｇｑｉａｎｇ，ＷＡＮＧＺｅｎｇｐｉｎｇ，ＣＨＥＮＺｈｅｎｘｉｎ．Ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｗｉｎｄｆａｒｍｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｉｍｐａｃｔｏｆｔｏｐｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１６，４４（１１）：１－８．［６］杨硕，王伟胜，刘纯，等．计及风电功率波动影响的风电场集群无功电压协调控制策略［Ｊ】．中国电机工程学—报，２０１４，３４（２８）：４７６１４７６９．ＹＡＮＧＳｈｕｏ，ＷＡＮＧＷｅｉｓｈｅｎｇ，ＬＩＵＣｈｕｎ，ｅｔａ１．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｖｅｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｓｃｌｕｓｔｅｒｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｗｉｎｄｐｏｗｅｒｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１４，３４（２８）：４７６１．４７６９．［７］ＺＡＲＥＭ，ＮＩＫＮＡＭＴ＇ＡＺＩＺＩＰＡＮＡＨ－ＡＢＡＲＧＨＯＯＥＥ—Ｉ乙ｅｔａ１．Ｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｗｉｎｄｓｉｔｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ，２０１４，６６（４）：８１０・８２２．［８］付文秀，范春菊．ＳＶＧ在双馈风力发电系统电压无功控制中的应用［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１５，４３（３）：６１．６８．ＦＵＷｅｎｘｉｕ，ＦＡＮＣｈｕｎｊｕ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳＶＧｉｎｖｏｌｔａｇｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，４３（３）：６１－６８．［９］陈继明，祁丽志，孙名好，等．多场景下含风电机组的配电网无功优化的研究【Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１６，４４（９）：１２９－１３４．ＣＨＥＮＪｉｍｉｎｇ，ＱＩＬｉｚｈｉ，ＳＵＮＭｉｎｇｙｕ，ｅｔａ１．Ｒｅａｃｔｉｖｅ—ｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｍｕｌｔｉｓｃｅｎａｒｉｏｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１６，４４（９）：１２９－１３４．［１Ｏ］赵卓立，杨苹，蔡泽祥，等．含风电孤立中压微电网静态电压稳定性分析及改善策略［Ｊ】．电力自动化设备，２０１５，３５（１１）：１３－１９．ＺＨＡＯＺｈｕｏｌｉ，ＹＡＮＧＰｉｎｇ，ＣＡＩＺｅｘｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｉｓｏｌａｔｅｄｍｅｄｉｕｍ－ｖｏｌｔａｇｅｍｉｃｒｏｇｒｉｄｗｉｔｈｗｉｎｄｐｏｗｅｒ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２０１５，３５（１１）：１３．１９．［１１］ＢＨＡＳＫＡＲＭＡＹＩＬｖＡＧＡＮＡＮＡ，ＳＥＫＨＡＲＤＡＳＨＳ，ＶＥＮＫＡＴＡＲＡＭＡＮＡＮＶＧｒｉｄｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｕｓｉｎｇｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｂａｓｅｄｓｔａｔｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２０１３，９（３）２９９．３０７．［１２］杨硕，王伟胜，刘纯，等．改善风电汇集系统静态电压稳定性的无功电压协调控制策略［Ｊ］．电网技术，２０１４，３８（５）：１２５０－１２５６．ＹＡＮＧＳｈｕｏ，ＷＡＮＧＷｅｉｓｈｅｎｇ，ＬＩＵＣｈｕｎ，ｅｔａ１．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｖｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，３８（５）：１２５０－１２５６．［１３］黄俊辉，汪惟源，王海潜，等．基于模拟退火遗传算法的交直流系统无功优化与电压控制研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１６，４４（１０）：３７．４３．ＨＵＡＮＧＪｕｎｈｕｉ，ＷＡＮＧＷｅｉｙｕａｎ，ＷＡＮＧＨａｉｑｉａｎ，ｅｔａ１．ＳｔｕｄｙｏｆｈｙｂｒｉｄｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄａｎｎｅａｌｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｎｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎＡＣ／ＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１６，４４（１０）：３７－４３．［１４］李题印，韩永强，胡晓琴，等．分布式发电接入电网的静态电压稳定特性及影响分析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４２（１２）：８－１３．ＬＩＴｉｙｉｎ，ＨＡＮＹｏｎｇｑｉａｎｇ，ＨＵＸｉａｏｑｉｎ，ｅｔａ１．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｏｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓｉｍｐａｃｔｓａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，４２（１２）：８－１３．［１５］刘皓明，唐俏俏，朱凌志，等．双馈型风电场参与电压无功调节的分层控制方案［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４０（２４）：７９－８５．ＬＩＵＨａｏｍｉｎｇ，ＴＡＮＧＱｉａｏｑｉａｏ，ＺＨＵＬｉｎｇｚｈｉ，ｅｔａ１．ＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｖｏｌｔａｇｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｏｒＤＦＩＧｗｉｎｄｆａｒｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，４０（２４）：７９－８５．收稿日期；２０１５－１０－１４；—修回日期：２０１６－０６１６作者简介：李自明（１９８９－），男，硕士研究生，研究方向为电力系统及其自动化；Ｅ－ｍａｉｌ：１４７６１５９７４９＠ｑｑ．ｃｏｍ姚秀萍（１９６１－），女，客座教授，硕士生导师，高级工程师，研究方向为电网调度运行、继电保护；王海云（１９７３－），女，教授，硕士研究生导师，研究方向为可再生能源发电与并网技术。（编辑魏小丽）