一種實時區(qū)域電壓協(xié)調控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及風力發(fā)電控制技術領域，尤其設及一種實時區(qū)域電壓協(xié)調控制方法。
【背景技術】
[0002] 對于規(guī)模化開發(fā)的風電場，由于風資源具有隨機性、間歇性、波動性和不可調控性 等特點，伴隨其發(fā)電也必然存在隨機性和間歇性和不可控性，導致風電場電壓出現(xiàn)波動。當 風電場發(fā)生電壓較大擾動時，若沒有足夠的動態(tài)無功支撐，將引起風電場電壓跌落。而風機 本身的低電壓穿越能力十分有限，此時風電機組出于自身的保護，往往采取自動切除的方 式，造成系統(tǒng)有功失衡，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。同時，異步發(fā)電機不具備維持和調節(jié)機端電壓水平 的能力，在運行時還要從系統(tǒng)吸收無功功率，因此電壓穩(wěn)定性問題比較突出。電壓跌落后， 如果電網不能提供足夠的無功，基于異步發(fā)電機的風電機組機端電壓無法重建，導致整個 風電場中所有異步風電機組的超速保護或者低電壓保護動作切除風電機組。
[0003] 隨著風電在電網中所占的比例越來越大，風電并網必將對電力系統(tǒng)運行、調度及 控制造成影響。從運行調度的角度，大規(guī)模風電場并網給系統(tǒng)帶來的影響主要有W下幾個 方面： (1)風電場注入電網功率的強隨機性，影響電網發(fā)電計劃制定的準確性； 間風電場接入電網后，對無功電壓調節(jié)與控制提出了新的要求； 間風電場接入電網后，增加了電網輸電能力的安全分析和可靠運行的難度； (4)風電場接入電網后，增加了制定抵御意外擾動的策略和方式確定的難度。
[0004] 為緩解大規(guī)模風電送出對電網安全運行的影響，提高風電送出能力，在風電場內 通常設有有功控制、無功控制多套安全控制系統(tǒng)和裝置，且在各750/330kV變電站還裝有各 種類型的無功補償設備，包括:SVC、SVG、可控高壓電抗器、固定高低壓電抗器、并聯(lián)電容器 等。目前各種安全自動裝置、控制系統(tǒng)、各類無功補償裝置都獨立運行，由于沒有投入相應 的控制系統(tǒng)，未能做到協(xié)調運行控制，使并網點當地電網電壓波動不能得到有效控制；另一 方面，在電網故障時，不能起到抑制事故發(fā)展的作用，嚴重情況下還會起到推波助欄的作 用。
[0005] 其中，風電場所接入局部電網的無功支撐能力的強弱對風電場及其所并入電網的 正常運行都有著非常重要的影響，而并網風電場帶來的無功電壓問題則是目前倍受關注的 問題之一。雖然已經有許多研究針對風電并網對無功電壓影響進行了仿真研究和評估，但 由于國內風電發(fā)展起步較晚，只在風電機組的控制策略、無功的優(yōu)化選址W及風電場當地 控制策略等方面有所研究，尚未形成實用的商業(yè)系統(tǒng)，而對考慮風電場群、風電接入區(qū)域W 及全網無功電壓的協(xié)調控制研究并不多見。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種實現(xiàn)對風電場無功電壓協(xié)調控制的實時 區(qū)域電壓協(xié)調控制方法。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種實時區(qū)域電壓協(xié)調控制方法，包括W下步驟： (1)選取最能代表控制區(qū)域內電壓特性的母線作為中樞母線，W發(fā)電廠高壓側母線為控 制母線，發(fā)電機無功出力及容抗器為控制變量； 間建立中樞母線電壓、控制母線電壓與控制無功變量的靈敏度關系，即將非線性的潮 流方程通過增量和靈敏度線性化： 中樞母線郵二CfAQg;控制母線Ar好=谷g ; 式中：A^^p為中樞母線電壓增量，Cg為中樞母線電壓增量與無功變量增量線性化參 數，A這為控制無功變量，去枯為控制母線電壓增量，為控制母線電壓增量與控制無功 變量增量線性化參數； 間建立協(xié)調原則： ① 空間維協(xié)調:采取負荷側容抗器補償當地無功，電源側發(fā)電機控制所述中樞母線電 壓的協(xié)調方法； ② 時間維協(xié)調:將負荷變化趨勢劃分為轉換階段和平穩(wěn)階段;其中轉換階段容抗器優(yōu) 先投切，平穩(wěn)階段發(fā)電機優(yōu)先調節(jié)； (4)在一個控制周期內，對電容/電抗器投切進行連續(xù)化處理，求解擴展后的協(xié)調二級電 壓控制模型，給出電容/電抗器及機組無功出力； 二次規(guī)劃優(yōu)化模型：
式中：為中樞母線電壓，gg為機組無功出力，為容抗器無功出力； 上述模型的目標函數中第一項表示中樞母線偏差最小，第二項和第=項表示無功調節(jié) 量最小，通過調整權重系數h和r改變無功出力分布，增加機組無功儲備； 二次型目標函數:中樞母線電壓偏差最小 間建立線性約束條件：W控制變量表達
發(fā)電機無功上下限約束^0:^" < 避中婚S; 控制母線電壓上下限約束 職苦信+;賴昏查 中樞母線電壓上下限約束邱+嗎這蜂空巧畐； 控禱線電壓步長約束<; 做對電容/電抗器無功出力進行安全約束條件校驗和歸整處理，若滿足動作條件，即進 行電容/電抗器投切； (7)電容/電抗器投切完成后，重新采集電壓、無功等量測數據； 腳建立新狀態(tài)下僅考慮機組無功出力的區(qū)域協(xié)調電壓控制模型，給出機組無功控制策 略。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有W下優(yōu)點： 1、本發(fā)明將電容/電抗器投切等效為虛擬發(fā)電機無功出力0。，其無功調節(jié)上、下限根 據母線上所掛接的各個無功補償設備的運行狀態(tài)和閉鎖情況確定。
[0009] 2、本發(fā)明統(tǒng)一考慮了機組無功出力、電容器/電抗器投切等連續(xù)離散混合調節(jié)手 段之間的協(xié)調控制。
[0010] 3、本發(fā)明在電壓控制數學模型中，在控制變量中包括了容抗器，并應用等效方法 對離散變量進行了處理，有效解決直接求解該問題難度增大且降低了控制決策的可靠性。
[0011] 4、本發(fā)明針對大規(guī)模集中化開發(fā)的千萬千瓦級風電基地的中樞母線電壓滿足設 定值，即重要樞紐母線保證一定電壓水平，使電源送出點電壓滿足要求，同時考慮到了規(guī)模 化開發(fā)的風電場中各種安全自動裝置、控制系統(tǒng)、各類無功補償裝置都獨立運行，沒有投入 相應的控制系統(tǒng)，未能做到協(xié)調運行控制影響，將連續(xù)離散變量統(tǒng)一優(yōu)化與分布決策相結 合，通過擴展協(xié)調電壓控制對千萬千瓦級風電基地各分區(qū)內無功電壓調節(jié)手段進行協(xié)調控 審IJ，為大規(guī)模新能源基地的集群化、扁平化控制提供有效的策略。
[0012] 5、本發(fā)明可應用于風力場電壓控制、風電場集群化控制、大型風電場無功調節(jié)、風 力發(fā)電功率預測等方面。
【附圖說明】
[0013] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0014] 圖1為本發(fā)明協(xié)調二級電壓控制示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明電容/電抗器等效模型。i 圖中?為第i個發(fā)電機的無功出力;為第i個發(fā)電機的并網點電壓;^為第i個 控制母線電壓；為第i個中樞母線電壓;Cg為中樞母線電壓對發(fā)電機無功出力的靈敏 度;Oyg為控制母線電壓對發(fā)電機無功出力的靈敏度;g