一种海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置及方法

1.本发明涉及海上风电技术领域，特别是涉及一种海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置及方法。


背景技术：

2.现阶段我国的电力系统多以闭环设计，开环运行，采用闭环设计是为了提高运行的灵活性和供电可靠性，开环运行一方面是为了限制短路故障电流，防止断路器超出遮断容量发生爆炸，另一方面是控制故障波及范围，避免故障停电范围扩大；且含新能源系统的母线端带变流器的多源接线方式已被广泛应用；针对海上风力发电系统，通过合环实现风机不脱网的情况下，既满足系统检修的要求，也最大程度的利用风力资源。
3.但与传统发电机不同的是，风能作为新能源并入电网过程中，由于其中含有大量逆变整流设备，系统整体惯性水平较弱，谐波含量高，抗干扰能力不强，潮流的异常波动容易引发系统振荡；为了满足电网运行要求，风力发电汇集母线一般还需要配备接地变、无功补偿器等电力装置；相较于常规电力系统，由电力电子变流设备的新能源作为电源的系统运行工况更为复杂，在合环时在线路中产生的合环电流可能会造成断路器跳闸、线路过负荷、过流保护或者速断保护的误动作等风险；尤其是海上风电系统，需要确保在潮流分布变化最小的情况下进行切换，才能保证系统安全稳定运行以及风力资源的最大利用。
4.因此，现有的合环方式大多通过人工调节合环节点两侧的电压和相位，同时结合工作人员的经验进行合环，继而在实际操作过程中存有较大的随机性风险；其主要分为两种：第一种是根据配电网合环特性，采用分布式电源和储能联合调控的方法，利用离线计算配电网各个节点电压、有功和无功负荷、以及分布式电源的有功和无功，从而实施调整以达到抑制合环波动；第二种是在合环点设置电压和相位的补偿装置，以实现电压和相位的补偿。
5.然而利用离线计算的方式需要结合大量的测量数据进行计算，尤其针对海上风电系统，其电流、电压和功率会随着风力资源的变化而发生变化，并且离线计算的方法和人为合闸存在较大的不确定性和合闸的安全隐患；同时，在系统中增加额外的移相变压器和变流器以及类似的潮流控制器会增加风力发电系统的投入以及影响系统稳态运行时的稳定性。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的海上风电系统离线合环的存有不确定性及安全隐患的缺陷，从而提供一种海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置及方法。
7.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置，包括：合环支路、母联开关、第一电气机构及第二电气机构，
9.所述第一电气机构、所述第二电气机构及所述母联开关均设置在所述合环支路上，且所述母联开关位于所述第一电气机构与所述第二电气机构之间；
10.所述第一电气机构包括多套第一发电组件和第一无功发生器，所述第二电气机构包括多套第二发电组件和第二无功发生器，
11.还包括协调控制器，所述协调控制器包括电压相位补偿环、电压幅值补偿环，
12.所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环均与所述母联开关两端连接，以获取对应的电压相角差和有效电压差；并基于所述电压相角差和所述有效电压差获取所述第一发电组件、所述第二发电组件的有功的第一协调控制功率参考值和所述第一无功发生器、所述第二无功发生器的第二协调功率参考值；
13.所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环均与所述第一发电组件、所述第二发电组件连接，并基于所述第一协调控制功率参考值修正所述第一发电组件、所述第二发电组件的有功功率协调系数；
14.所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环均与所述第一无功发生器、所述第二无功发生器连接，并基于所述第二协调功率参考值修正所述第一无功发生器、所述第二无功发生器的无功功率协调系数；
15.所述母联开关与所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环连接，用于接收合环信号。
16.优选地，所述电压相位补偿环包括有集成设置的第一测算单元、第一比对单元及第一积分控制单元。
17.优选地，所述电压幅值补偿环包括集成设置的第二测算单元、第二比对单元及第二积分控制单元。
18.优选地，所述协调控制器还包括信号控制模块，所述信号控制模块包括发出端和接收端，
19.所述接收端与所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环连接，所述发出端与所述母联开关、所述第一发电组件、所述第一无功发生器、所述第二发电组件、所述第二无功发生器信号连接。
20.优选地，所述协调控制器还包括预控制单元，所述预控制单元与所述接收端连接。
21.优选地，所述第一发电组件包括第一风机和第一变流器，所述第一变流器的一端与所述第一风机连接，另一端与所述合环支路连接，所述协调控制器与所述第一变流器信号连接；
22.所述第二发电组件包括第二风机和第二变流器，所述第二变流器的一端与所述第二风机连接，另一端与所述合环支路连接，所述协调控制器与所述第二变流器信号连接。
23.优选地，还包括第一母线组件和第二母线组件，所述第一母线组件与所述第二母线组件分别连接在所述母联开关两侧的所述合环支路上；且所述第一电气机构、所述第二电气机构对所述第一母线组件和所述第二母线组件供电。
24.优选地，所述第一母线组件包括第一母线、第一采集器及第一主变，所述第一母线与所述合环支路连接，所述第一采集器与所述第一主变均设置在所述第一母线上，且所述第一采集器与所述协调控制器信号连接；
25.所述第二母线组件包括第二母线、第二采集器及第二主变，所述第二母线与所述
合环支路连接，所述第二采集器与所述第二主变均设置在所述第二母线上，且所述第二采集器与所述控制器信号连接。
26.优选地，还包括输电路，所述输电路分别与所述第一母线、所述第二母线远离所述合环支路的一端连接。
27.一种海上风电双母线带源合环柔性协调控制方法，采用以上任一项所述的柔性协调控制装置进行，包括以下步骤，
28.步骤一，通过所述电压相位补偿环获取所述母联开关两端的电压相角差，且所述电压相角差记作δθ；通过所述电压幅值补偿环获取所述母联开关两端的有效电压差，且所述有效电压差记作δu；
29.步骤二，基于预合环信号，所述第一发电组件、所述第二发电组件的记录预合环时的有功功率，所述第一无功发生器、所述第二无功发生器的记录预合环时的无功功率；同时进入合环协调控制模式；
30.步骤三，所述电压相位补偿环通过δθ获取相角比对差，将所述相角比对差记作δθerr，并通过δθerr获取所述第一发电组件和所述第二发电组件的有功功率协调系数，将所述有功功率协调系数记作kp；
31.步骤四，利用所述步骤二中所述第一发电组件与所述第二发电组件记录的预合环时的有功功率和kp获取第一协调控制功率参考值；并将所述第一协调控制功率参考值作用与所述第一发电组件和所述第二发电组件；
32.步骤五，所述电压幅值补偿环通过δu获取幅值比对差，将所述幅值比对差记作δuerr，并通过δuerr获取第一无功发生器和所述第二无功发生器的无功功率协调系数，将所述无功功率协调系数记作kq；
33.步骤六，利用所述步骤二中所述第一无功发生器与所述第二无功发生器记录的预合环时的无功功率和kq获取第二协调控制功率参考值，并将所述第二协调控制功率参考值作用于所述第一无功发生器和所述第二无功发生器；
34.步骤七，通过所述协调控制器修正kp和kq，使得δu和δθ趋于0；且当δu和δθ同时等于0时，所述协调控制器向所述母联开关发送合环指令，母联开关闭合，所述协调控制器完成协调控制。
35.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
36.上述技术方案中所提供的一种海上风电双母线带源合环柔性协调控制装置及方法，通过协调控制器中的电压相位补偿环、电压幅值补偿环在线实现对海上风电系统合环点的有效电压差和相角差的补偿，从而使系统达到最优合环条件，一方面有效减小了合环操作对系统的冲击，另一方面避免了人工经验合环的不确定性；同时在线实现有效电压差和相角差的补偿还避免了风力发电系统合环时的有效电压差和电压相角差随风力资源变化而变化所产生的不确定性，使得海上风电系统合环过程更加安全可靠；此外，该协调控制器可在直接配合海上风电系统中现有的设备进行合环操作，确保了原生系统整体稳态运行的同时，还降低了系统设计的成本投入。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明的一种实施方式中提供的海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置整体结构示意图。
39.图2为图1所示的柔性协调控制装置整体结构示意图。
40.图3为图1所示的柔性协调控制装置的控制流程示意图。
41.图4为第一母线不设协调控制装置的功率仿真图。
42.图5为第一母线不设协调控制装置的电流仿真图。
43.图6为第一母线设置协调控制装置的功率仿真图。
44.图7为第一母线设置协调控制装置的电流仿真图。
45.图8为设置协调控制装置后母联开关两端的电压仿真图。
46.附图标记说明：
47.1、合环支路；11、母联开关；12、第一发电组件；121、第一风机；122、第一变流器；123、第一无功发生器；13、第二发电组件；131、第二风机；132、第二变流器；133、第二无功发生器；14、第一母线；141、第一采集器；142、第一主变；15、第二母线；151、第二采集器；152、第二主变；16、输电路；
48.2、协调控制器；21、电压相位补偿环；211、第一测算单元；212、第一比对单元；213、第一积分控制单元；22、电压幅值补偿环；221、第二测算单元；222、第二比对单元；223、第二积分控制单元；23、信号控制模块；24、预控制单元。
具体实施方式
49.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.基于合环电力冲击公式可知，合环冲击电流的大小和合环时母联开关两侧的有效电压差和电压相角差有关；具体的，合环电力冲击公式为，
53.54.其中，
55.em为合环时母联开关两端的电压差幅值，
56.δ为电压对应的合环初相角，
57.r和l为合环回路中等效电阻和电感，
58.ta为时间常数(ta＝l/r)；
59.同时，根据220kv的主变压器的特性，双母线之间的电压表达式为，
[0060][0061]
其中，
[0062]
p1和q1为母线i段风机输出的有功和无功功率，
[0063]
p2和q2为母线ii段风机输出的有功和无功功率，
[0064]
x1和x2为主变压器1和主变压器2的等效感抗；
[0065]
由此可知，双母线上的两个主变压器的电压分量的实部主要和无功输出有关，虚部主要和有功输出有关；即通过控制流经双母线上的两个主变压器的有功功率和无功功率，使得母联开关两端的有效电压差和电压相角差趋于0，便可以实现对合环冲击的抑制。
[0066]
因此，本发明实施例提供了一种海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置，如图1和图2所示的，包括：合环支路1、母联开关11、第一电气机构及第二电气机构；其中，第一电气机构、第二电气机构及母联开关11均设置在合环支路1上，且母联开关11位于第一电气机构与第二电气机构之间，用以控制第一电气机构与第二电气机构之间的通断；具体的，第一电气机构包括多套第一发电组件12和第一无功发生器123，第二电气机构包括多套第二发电组件13和第二无功发生器133，且第一发电组件12与第二发电组件13均用于变流发电，第一无功发生器123和第二无功发生器133均用于实现无功补偿；还包括协调控制器2，且协调控制器2包括电压相位补偿环21、电压幅值补偿环22，电压相位补偿环21与电压幅值补偿环22用于在线实现对系统合环点的电压幅值差和电压相角差的补偿，从而使系统达到最优的合环状态，继而抑制系统合环所产生的充击和振荡；电压相位补偿环21、电压幅值补偿环22均与母联开关11两端连接，以获取对应的电压相角差和有效电压差；并基于电压相角差和有效电压差获取第一发电组件12、第二发电组件13的第一协调控制功率参考值和第一无功发生器123、第二无功发生器133的第二协调功率参考值；电压相位补偿环21、电压幅值补偿环22均与第一发电组件12、第二发电组件13连接，并基于第一协调控制功率参考值修正第一发电组件12、第二发电组件13的有功功率协调系数；电压相位补偿环21、电压幅值补偿环22均与第一无功发生器123、第二无功发生器133连接，并基于第二协调功率参考值修正第一无功发生器123、第二无功发生器133的无功功率协调系数；母联开关11与电压相位补偿环21、电压幅值补偿环22连接，用于接收合环信号。
[0067]
通过协调控制器2中的电压相位补偿环21、电压幅值补偿环22在线实现对海上风电系统合环点的有效电压差和相角差的补偿，从而使系统达到最优合环条件，一方面有效减小了合环操作对系统的冲击，另一方面避免了人工经验合环的不确定性；同时在线实现有效电压差和相角差的补偿还避免了风力发电系统合环时的有效电压差和电压相角差随风力资源变化而变化所产生的不确定性，使得海上风电系统合环过程更加安全可靠；此外，该协调控制器可在直接配合海上风电系统中现有的设备进行合环操作，确保了原生系统整
体稳态运行的同时，还降低了系统设计的成本投入。
[0068]
如图2所示的，电压相位补偿环21包括有集成设置的第一测算单元211、第一比对单元212及第一积分控制单元213；其中，第一测算单元211用于测算系统合环时母联开关11两端的电压相角差，而第一比对单元212基于第一测算单元211获取的电压相角差获取相角比对差，并通过第一积分控制单元213结合第一比对单元212获取的相角比对差获取第一发电组件12中第一电机与第二发电组件13中第二电机的有功功率协调系数；此外，第一测算单元211包括具有计算功能的芯片，第一比对单元212包括设定有固定比对值的芯片，第一积分控制单元213为现有技术中的比例积分控制器。
[0069]
具体的，电压幅值补偿环22包括集成设置的第二测算单元221、第二比对单元222及第二积分控制单元223；其中，第二测算单元221用于测算系统合环是母联开关11两端的有效电压差，而第二比对单元222基于第二测算单元221获取的有效电压差获取幅值比对差，并通过第二积分控制单元223结合第二比对单元222获取的幅值比对差获取第一无功发生器123和第二无功发生器133的无功功率协调系数；此外，第二测算单元221包括具有计算功能的芯片，第二比对单元222包括设定有固定比对值的芯片，第二积分控制单元213为现有技术中的比例积分控制器。
[0070]
进一步的，第一比对单元212与第二比对单元222所设定的比对值均为0。
[0071]
具体的，协调控制器2还包括信号控制模块23，且信号控制模块23用于系统合环时的信号进行控制传输；具体的，信号控制模块23包括发出端和接收端，且接收端与电压相位补偿环21、电压辅助补偿环22连接，发出端与母联开关11、第一发电组件12、第一无功发生器123、第二发电组件13、第二无功发生器133信号连接。
[0072]
优选地，为便于协调控制器2的预合环信号处理，协调控制器2还包括预控制单元24；具体的，预控制单元24与信号控制模块23的接收端连接；当信号控制模块23接收到预控制单元24发出的预合环信号后，信号控制模块23便会将预合环信号转接并发送至第一电气机构中的第一无功发生器123和若干第一风机121，第二电气机构中的第二无功发生器133和若干第二风机131。
[0073]
如图1所示的，第一发电组件12包括第一风机121和第一变流器122，第一变流器122的一端与第一风机121连接，另一端与合环支路1连接，协调控制器2的信号控制模块23与第一变流器122信号连接；其中，第一风机121用于做功发电，第一变流器122的一端与第一风机121连接，用于对第一风机121的做功发电进行变压调频，且第一变流器122的另一端与协调控制器2的信号控制模块23信号连接，用于接收信号控制模块23的合环控制信号或由信号控制模块23转接的预合环信号。
[0074]
具体的，第二发电组件13包括第二风机131和第二变流器132，第二变流器132的一端与第二风机131连接，另一端与合环支路1连接，协调控制器2的信号控制模块23与第二变流器132信号连接；其中，第一风机121用于做功发电，第一变流器122的一端与第一风机121连接，用于对第一风机121的做功发电进行变压调频，且第一变流器122的另一端与协调控制器2的信号控制模块23信号连接，用于接收信号控制模块23的合环控制信号或由信号控制模块23转接的预合环信号。
[0075]
具体的，该装置对应的风电系统还包括有第一母线组件和第二母线组件；其中，第一母线组件与第二母线组件分别连接在母联开关11两侧的合环支路1上，而第一母线组件
与第二母线组件均用于输变电；且第一电气机构、第二电气机构用于对第一母线组件和第二母线组件供电。
[0076]
具体的，第一母线组件包括第一母线14、第一采集器141及第一主变142；且第一母线14与合环支路1连接，第一母线14包括高压输电线，用于对合环支路1产出的电力进行输送；第一采集器141与第一主变142均设置在第一母线14上，第一采集器141包括电压或电流采集设备，用于对第一母线14上的电力信号采集，第一主变142用于改变第一母线14上的交流电压，且第一采集器141与协调控制器2信号连接，用于将采集到的电力信号传输至协调控制器2中进行进一步的处理。
[0077]
具体的，第二母线组件包括第二母线15、第二采集器151及第二主变152，且第二母线15与合环支路1连接，第二母线15包括高压输电线，用于对合环支路1产出的电力进行输送；第二采集器151与第二主变152均设置在第二母线15上，第二采集器151包括电压或电流采集设备，用于对第二母线15上的电力信号采集，第二主变152用于改变第二母线15上的交流电压，且第二采集器151与控制器信号连接，用于将采集到的电力信号传输至协调控制器2中进行进一步的处理；且第一主变142与第二主变152均为上述中的主变压器。
[0078]
优选地，该装置还包括输电路16，输电路16分别与第一母线14、第二母线15远离合环支路1的一端连接；输电路16用于对经由第一母线组件和第二母线组件输送的电力进行整合利用。
[0079]
值得注意的是，在以上的方案中所涉及到的信号传输均可依据实际需求以有线或无线的传输方式；但在本实施例中，为了便于操作调试，均优选为光纤有线传输。
[0080]
一种海上风电双母线带源合环柔性协调控制方法，采用上述中的柔性协调控制装置进行，如图3所示的，包括以下步骤，
[0081]
步骤一，通过第一采集器141和第二采集器151分别获取位于母联开关11两侧的电力信息，并将采集的电力信号通过有线或无线的方式传输至协调控制器2中，具体的，协调控制器2中的电压相位补偿环21基于第一采集器141和第二采集器151采集的电力信息获取母联开关11两端的电压相角差，并将电压相角差记作δθ；协调控制器2中的电压幅值补偿环22基于第一采集器141和第二采集器151的电力信息获取母联开关11两端的有效电压差，并将有效电压差记作δu；
[0082]
步骤二，通过预控制单元24向信号控制模块23发出预合环信号，再通过信号控制模块23将预合环信号转接至第一无功发生器123、第二无功发生器133、若干台第一风机121及若干台第二风机131进行预合环；并由与第一风机121对应的第一变流器、与第二风机131对应的第二变流器记录预合环时的有功功率，且将预合环有功功率记作p1，p2，p3
…
pn；由第一无功发生器123、第二无功发生器133记录预合环时的无功功率，且将预合环无功功率记作q1和q2，进一步的，进入合环协调控制模式；
[0083]
步骤三，利用δθ与电压相位补偿环21中的第一比对模块比对产生相角比对差，并将相角比对差记作δθerr，利用第一积分控制器对δθerr进行处理，以获取若干风机和若干第二风机131的有功功率协调系数，并将有功功率协调系数记作kp，同时将kp对应传递至与第一风机121对应的第一变流器122、与第二风机131对应的第二变流中；
[0084]
步骤四，利用步骤二中第一变流器122与第二变流器132中记录的预合环时的有功功率乘以kp，获取对应第一风机121、第二风机131的第一协调控制功率参考值；进一步的，
将所获取的第一协调控制功率参考值作用于对应的第一风机121和第二第二风机131，且将第一协调控制功率参考值记作pref-1，pref-2，pref-3
…
pref-n；
[0085]
步骤五，利用δu与电压幅值补偿环22中的第二比对模块比对产生幅值比对差，并将所述幅值比对差记作δuerr，利用第一积分控制器对δuerr进行处理，以获取第一无功发生器123和第二无功发生器133的无功功率协调系数，并将无功功率协调系数记作kq，同时将kq对应传递至第一无功发生器123与第二无功发生器133的无功控制器中；
[0086]
步骤六，利用步骤二中第一无功发生器123与第二无功发生器133记录的预合环时的无功功率和kq，获取第一无功发生器123与第二无发生器的第二协调控制功率参考值，进一步的，将第二协调控制功率参考值作用于第一无功发生器123和第二无功发生器133，且将第二协调控制功率参考值记作svgref-1，svgref-2；
[0087]
步骤七，通过所述协调控制器2修正kp和kq，使得δu和δθ趋于0；具体的，电压相角差的大小与若干第一风机121、若干第二风机131的有功功率差值有关；所以，这里通过电压相角差和第一积分控制器生成有功功率协调系数，而生成的有功功率协调系数通过光纤传输至与若干第一风机121对应的第一变流器122和与若干第二风机131对应的第二变流器132中，从而产生第一协调控制功率参考值，并将产生的第一协调控制功率参考值作用于若干第一变流器122和若干第二变流器132中，利用第一变流器122和第二变流器132各自调节有功功率输出，从而改变电压相角差，如此形成闭环控制；进一步的，第一变流器122和第二变流器132通过电压相位补偿环21产生的有功功率协调系数可以改变有功功率的输出，从而改变电压相角差，继而电压相角差再生成新的有功功率协调系数，由于是在线调节，所以电压相角差也一直在变化，从而有功功率协调系数也一直在变化，直至电压相角差变化至0；而有效电压差与第一无功发生器123和第二无功发生器133的无功功率的差值有关；所以，这里通过有效电压差和第二积分控制器生成无功功率协调系数，而生成的无功功率协调系数通过光纤传输至第一无功发生器123和第二无功发生器133的功率控制环，从而产生第二协调控制功率参考值，并将产生的第二协调控制功率参考值作用于第一无功发生器123和第二无功发生器133，并利用第一无功发生器123和第二无功发生器133调节无功功率输出，从而改变有效电压差，如此形成闭环控制；进一步的，第一无功发生器123与第二无功发生器133通过电压幅值补偿环22产生的无功功率协调系数改变无功功率输出，从而改变有效电压差，继而有效电压差再生成新的无功功率协调系数，由于是在线调节，所以有效电压差会一直在变化，从而无功功率协调系数也一直在变化，直至有效电压差变化至0；且当δu和δθ同时等于0时，所述协调控制器2向所述母联开关11发送合环指令，母联开关11闭合，所述协调控制器2完成协调控制。
[0088]
如图4所示的，为不设置协调控制器2时的第一母线14的功率，其有功功率和无功功率在8s合环是产生振荡；如图5所示的，为不设置协调控制器2时的第一母线14的电流，且电流出现波动且有功功率出现约60％的过调量，功率经过约750ms达到性的稳态。
[0089]
如图6所示的，在2s协调控制器2介入后，第一母线14的有功公路出现轻微振荡，约为0.0003％的过调量；如图7所示的，电流无明显的波动；如图8所示的，在母联开关11的两端的电压在协调控制器2介入后降为0kv(波动较大的为瞬时值，波动较平缓的为有效值)。由仿真结果可知，协调控制器2能有效的在线补偿合环点的有效电压差和电压相角差，继而能够有效的抑制合环振荡的产生。
[0090]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

技术特征：
1.一种海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置，其特征在于，包括：合环支路、母联开关、第一电气机构及第二电气机构，所述第一电气机构、所述第二电气机构及所述母联开关均设置在所述合环支路上，且所述母联开关位于所述第一电气机构与所述第二电气机构之间；所述第一电气机构包括多套第一发电组件和第一无功发生器，所述第二电气机构包括多套第二发电组件和第二无功发生器，还包括协调控制器，所述协调控制器包括电压相位补偿环、电压幅值补偿环，所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环均与所述母联开关两端连接，以获取对应的电压相角差和有效电压差；并基于所述电压相角差和所述有效电压差获取所述第一发电组件、所述第二发电组件的有功的第一协调控制功率参考值和所述第一无功发生器、所述第二无功发生器的第二协调功率参考值；所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环均与所述第一发电组件、所述第二发电组件连接，并基于所述第一协调控制功率参考值修正所述第一发电组件、所述第二发电组件的有功功率协调系数；所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环均与所述第一无功发生器、所述第二无功发生器连接，并基于所述第二协调功率参考值修正所述第一无功发生器、所述第二无功发生器的无功功率协调系数；所述母联开关与所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环连接，用于接收合环信号。2.根据权利要求1所述的柔性协调控制装置，其特征在于，所述电压相位补偿环包括有集成设置的第一测算单元、第一比对单元及第一积分控制单元。3.根据权利要求1所述的柔性协调控制装置，其特征在于，所述电压幅值补偿环包括集成设置的第二测算单元、第二比对单元及第二积分控制单元。4.根据权利要求1所述的柔性协调控制装置，其特征在于，所述协调控制器还包括信号控制模块，所述信号控制模块包括发出端和接收端，所述接收端与所述电压相位补偿环、所述电压幅值补偿环连接，所述发出端与所述母联开关、所述第一发电组件、所述第一无功发生器、所述第二发电组件、所述第二无功发生器信号连接。5.根据权利要求4所述的柔性协调控制装置，其特征在于，所述协调控制器还包括预控制单元，所述预控制单元与所述接收端连接。6.根据权利要求1所述的柔性协调控制装置，其特征在于，所述第一发电组件包括第一风机和第一变流器，所述第一变流器的一端与所述第一风机连接，另一端与所述合环支路连接，所述协调控制器与所述第一变流器信号连接；所述第二发电组件包括第二风机和第二变流器，所述第二变流器的一端与所述第二风机连接，另一端与所述合环支路连接，所述协调控制器与所述第二变流器信号连接。7.根据权利要求1所述的柔性协调控制装置，其特征在于，还包括第一母线组件和第二母线组件，所述第一母线组件与所述第二母线组件分别连接在所述母联开关两侧的所述合环支路上；且所述第一电气机构、所述第二电气机构对所述第一母线组件和所述第二母线组件供电。8.根据权利要求7所述的柔性协调控制装置，其特征在于，所述第一母线组件包括第一
母线、第一采集器及第一主变，所述第一母线与所述合环支路连接，所述第一采集器与所述第一主变均设置在所述第一母线上，且所述第一采集器与所述协调控制器信号连接；所述第二母线组件包括第二母线、第二采集器及第二主变，所述第二母线与所述合环支路连接，所述第二采集器与所述第二主变均设置在所述第二母线上，且所述第二采集器与所述控制器信号连接。9.根据权利要求8所述的柔性协调控制装置，其特征在于，还包括输电路，所述输电路分别与所述第一母线、所述第二母线远离所述合环支路的一端连接。10.一种海上风电双母线带源合环柔性协调控制方法，采用权利要求1-9任一项所述的柔性协调控制装置进行，其特征在于，包括以下步骤，步骤一，通过所述电压相位补偿环获取所述母联开关两端的电压相角差，且所述电压相角差记作δθ；通过所述电压幅值补偿环获取所述母联开关两端的有效电压差，且所述有效电压差记作δu；步骤二，基于预合环信号，所述第一发电组件、所述第二发电组件的记录预合环时的有功功率，所述第一无功发生器、所述第二无功发生器的记录预合环时的无功功率；同时进入合环协调控制模式；步骤三，所述电压相位补偿环通过δθ获取相角比对差，将所述相角比对差记作δθerr，并通过δθerr获取所述第一发电组件和所述第二发电组件的有功功率协调系数，将所述有功功率协调系数记作kp；步骤四，利用所述步骤二中所述第一发电组件与所述第二发电组件记录的预合环时的有功功率和kp获取第一协调控制功率参考值；并将所述第一协调控制功率参考值作用与所述第一发电组件和所述第二发电组件；步骤五，所述电压幅值补偿环通过δu获取幅值比对差，将所述幅值比对差记作δuerr，并通过δuerr获取第一无功发生器和所述第二无功发生器的无功功率协调系数，将所述无功功率协调系数记作kq；步骤六，利用所述步骤二中所述第一无功发生器与所述第二无功发生器记录的预合环时的无功功率和kq获取第二协调控制功率参考值，并将所述第二协调控制功率参考值作用于所述第一无功发生器和所述第二无功发生器；步骤七，通过所述协调控制器修正kp和kq，使得δu和δθ趋于0；且当δu和δθ同时等于0时，所述协调控制器向所述母联开关发送合环指令，母联开关闭合，所述协调控制器完成协调控制。

技术总结
本发明涉及一种海上风电双母线带源合环的柔性协调控制装置及方法，包括合环支路、母联开关、第一电气机构及第二电气机构，第一电气机构、第二电气机构及母联开关均设置在合环支路上，且母联开关位于第一电气机构与第二电气机构之间；第一电气机构包括多套第一发电组件和第一无功发生器，第二电气机构包括多套第二发电组件和第二无功发生器，还包括协调控制器，协调控制器包括电压相位补偿环、电压幅值补偿环，电压相位补偿环、电压幅值补偿环均与母联开关、第一发电组件、第一无功发生器、第二发电组件、第二无功发生器连接；在线实现对海上风电系统合环点的有效电压差和相角差的补偿，使系统达到最优合环条件，有效减小了合环操作对系统的冲击。操作对系统的冲击。操作对系统的冲击。


技术研发人员：陈建斌 王天阔 黄佳 刘劲尧 吴张天 李博卿 张昀轩 黄天宇 周孙鹏 魏卿 王迪扬 于龙飞 张平 邢瑞江 王栋 胡鹏飞
受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司 浙江大学
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/5