风力发电场并网同期控制装置设计及软件仿真(4)
目前，我国制定了关于风电场接入电网的一系列相关技术标准，各个风电场为满足并网的考核要求，对自身进行运行监控，多数电网目前并未将其纳入调度控制体系。但是，随着风电场的持续增多，大规模风电越来越多地集中接入电网，其对电网的影响将进一步加深，提高其可控性，增强其替代常规火电几组的能力成为亟待解决的问题。目前还有如下三方面需要国内外研究人员进一步展开工作：一是集中控制平台搭建，二是风电出力特性的研究，三是控制策略的研究。随着风力发电的规模化发展，其接入电网的比例逐渐增大，其对系统的影响也日益明显。对风电进行有效的控制是其大规模并网的必然选择。目前风电控制还处于初期阶段，随着电网企业，风电场对风电控制带来的积极效果的关注，风电控制将面临巨大的机遇和挑战[5]。
1.4 主要研究内容
风力发电机的输出电量参数(电压、相角、频率等)监测、发电机控制，风力发电存储、电力电子技术、电力系统自动化技术、综合保护技术、电能质量监测与治理技术等都是影响风力发电与电网联网运行的技术。同期控制是其中的技术之一，本课题在学习风力发电有关知识基础上，综合应用所学的专业知识和技术，特别是软件技术、电力电子技术和网络通信技术等，设计实现准同期控制的智能装置，由软件来仿真有关的数据和实现同期控制功能，以及发电场内部单台风力发电机输出电量数据不符合并网要求时，切除该发电机。由于同期控制涉及多种因素和技术，因此，课题研究中仿真的深度及广度也都是有限的。
1.5 研究方法
本课题采用仿真数据和软件的方法进行研究，所需要的条件主要是PC电脑、软件环境，不需要投入太多资金、场地，目前已满足研究要求。由于风电自身环保、可再生特性，未来推广和发展应用风电是趋势，行业必将得到很大发展。然而风力发电自身及联网运行等方面仍然存在很多技术难题，同期控制是其中的重要研究课题，解决电网同期控制问题非常有助于风电与电网持久联网运行，具有很好的实用价值，也能产生显著的经济效益。此外，基于风力发电技术和行业、产业进行毕业设计，符合专业发展要求，技术上应用电路基本原理等专业知识、采用以软件技术、计算技术、网络通信技术、电力电子技术、计算机监控技术等都比较成熟，能满足课题研究需要。当然研究中需要学习有关风力发电、电力系统自动化有关知识并应用这些技术解决问题。总之，课题从技术层面具备的潜在价值等都具备可行性。
2 风力发电并网同期控制装置的设计
风力发电并场网同期控制装置的设计主要从控制装置的需求出发，根据控制需求，设计出采集数据，比较数据，输出控制等功能一体化的控制装置，并根据实际需求，优化控制方案，使仿真过程尽量与现场实际情况相接近。
2.1 风力发电场并网同期控制装置的需求分析
风力资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，包括对电网频率的影响和电网电压的影响，对电压的影响如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。在风力发电机组的启动阶段，需要对发电机进行并网前调节以满足并网条件，使之能安全地切入电网，进入正常的并网发电运行模式。发电机并网是风力发电系统正常运行的起点，其主要的要求是限制发电机在并网时的瞬变电流，避免对电网造成过大的冲击。随着发电机组的单机容量越来越大，机组并网对电网的冲击已经不能忽视。比较严重的后果不但会引起电网电压的大幅下降，而且还会对发电机组各部件造成损坏。更为严重的是，长时间的并网冲击，甚至还会造成电力系统的崩溃以及威胁其他发电机组的正常运行。