一種風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的確定方法，屬于電力系統(tǒng)安全和控制【技術(shù)領(lǐng)域】。首先，為保證正常運行時風(fēng)電場側(cè)風(fēng)機不脫網(wǎng)，在風(fēng)電場側(cè)計算該風(fēng)電場的電壓允許范圍。再將各風(fēng)電場計算結(jié)果上傳至電網(wǎng)風(fēng)電匯集站控制系統(tǒng)，在電網(wǎng)風(fēng)電匯集站側(cè)計算無功出力約束，將計算結(jié)果返回各風(fēng)電場。依照前兩步進行迭代，直至收斂。本發(fā)明方法充分考慮了風(fēng)電場與主網(wǎng)側(cè)的電壓安全約束，可以保證在一個風(fēng)電場脫網(wǎng)后，其它風(fēng)電場正常運行。并能夠通過快速迭代，實現(xiàn)電網(wǎng)電壓安全域值的求解，計算得到的電壓安全域值對風(fēng)電場的有功功率出力具有一定的魯棒性，有利于電網(wǎng)的電壓控制。
【專利說明】-種風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的確定方法，屬于電力系統(tǒng)安 全和控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來，大型風(fēng)電場連鎖脫網(wǎng)事故頻繁發(fā)生給風(fēng)電安全運行形成了具大挑戰(zhàn)， 因而風(fēng)電場電壓控制顯得尤為重要。我國風(fēng)能利用主要通過大規(guī)模匯入電網(wǎng)的方式實現(xiàn)， 風(fēng)電場位于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱的末端，再加上風(fēng)電波動性大，因此一旦風(fēng)電場脫網(wǎng)，事故很容易 曼延。但主網(wǎng)和風(fēng)電場電壓是由兩套不同自動電壓控制系統(tǒng)控制的，而目前缺少兩套系統(tǒng) 間的協(xié)調(diào)控制，各自的電壓安全域主要是靠人工經(jīng)驗調(diào)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的確定方法，該方法 根據(jù)風(fēng)電場有功出力，實時計算風(fēng)電匯集區(qū)域的電壓安全域，為風(fēng)電場自動電壓控制提供 無功電壓控制策略，保證風(fēng)電安全運行。
[0004] 本發(fā)明提出的風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的確定方法，包括以下步驟：
[0005] (1)分別建立計算電網(wǎng)中風(fēng)電場側(cè)第i個風(fēng)電場出場母線電壓的允許上限值^； 和允許下限值^的目標函數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的確定方法，其特征在于該方法包括以下步 驟： (1)分別建立計算電網(wǎng)中風(fēng)電場側(cè)第i個風(fēng)電場出場母線電壓的允許上限值^7和允 許下限值的目標函數(shù)：
上式中，Co表示正常運行時，第i個風(fēng)電場匯集到電網(wǎng)風(fēng)電匯集站的電壓，Wi表示第i個風(fēng)電場中風(fēng)機節(jié)點的集合，Ci表示第i個風(fēng)電場中補償節(jié)點的集合，_
分 別表示第i個風(fēng)電場內(nèi)的第j個風(fēng)機節(jié)點的有功功率和無功功率對以，的電壓靈敏度系 數(shù)，A&和A、分別表示第i個風(fēng)電場內(nèi)的第j個風(fēng)機節(jié)點的有功功率和無功功率的變 化量； 設(shè)定求解上述目標函數(shù)的邊界條件如下：
其中，^和巧分別表示正常運行時，第i個風(fēng)電場內(nèi)的第t個風(fēng)機節(jié)點的電壓下限值 與上限值，t尹j，
分別表示第i個風(fēng)電場內(nèi)的第j個風(fēng)機節(jié)點有功功率和無功 功率對第t個風(fēng)機節(jié)點的電壓靈敏度系數(shù)，Ailii和分別表示第i個風(fēng)電場內(nèi)的第t個 風(fēng)機節(jié)點的有功功率波動的下限值與上限值，Anu和&分別表示第i個風(fēng)電場內(nèi)的第t 個風(fēng)機節(jié)點的有功功率波動的下限倌與上限倌，AQ^11和分別表示第i個風(fēng)電場的所有 風(fēng)機無功功率總和的下限值與上限值，Ad1和應(yīng)：分別表示第i個風(fēng)電場的所有補償裝置 無功功率總和的下限值與上限值； 設(shè)定電網(wǎng)的風(fēng)電匯集站處，第i個風(fēng)電場的有功功率波動的下限值A(chǔ)Zi與上限值巧分 別為：
(2) 根據(jù)上述步驟（1)得到的第i個風(fēng)電場的i和 以及Afi和兩，建立一個電網(wǎng)風(fēng)電匯集站無功功率的總和AQ為最大的目標函數(shù)如下：
上式中，Aar和A2=分別表示計算后的第i個風(fēng)電場的風(fēng)機無功功率的上限值和下 限值，Agrx和Aer分別表示計算后的第i個風(fēng)電場的補償裝置無功功率的上限值和下限 值； 設(shè)定求解上述目標函數(shù)的邊界條件如下：
其中，第一式表不正常運行時的風(fēng)電場母線電壓的約束，
分別表不第n 個風(fēng)電場的有功功率和無功功率對第i個風(fēng)電場出場母線的電壓靈敏度系數(shù)，△?"和AQn 分別表示第n個風(fēng)電場的有功功率變化量和無功功率變化量，n尹i，第二式表示當一個風(fēng) 電場脫網(wǎng)后，除脫網(wǎng)風(fēng)電場外，其它風(fēng)電場母線電壓的約束，S表示故障集合，△/?和△(?:表 示脫網(wǎng)風(fēng)電場的有功功率變化量和無功功率變化量； (3) 風(fēng)電場匯集區(qū)域電網(wǎng)電壓安全域值的迭代求解，包括以下步驟： (3-1)設(shè)定電網(wǎng)中各風(fēng)電場的所有風(fēng)機和補償裝置的無功功率為0,根據(jù)基態(tài)潮流計 算，得到各風(fēng)電場出場母線的基態(tài)電壓值以cc,,，i= 1，2,…，N，N為風(fēng)電場的個數(shù)； (3-2)將上述步驟（3-1)的基態(tài)電壓值<cc,,代入上述步驟（1)的目標函數(shù)中，分別得到 各風(fēng)電場出場母線電壓的下限值^和上限值^，其中m表示迭代次數(shù)，m的初始值為 〇,同時得到風(fēng)機無功功率的下限值^和上限值^、補償裝置無功功率的下限值 和上限值^^以及風(fēng)機有功功率波動量的下限值A(chǔ)Zi和上限值研； (3-3)各風(fēng)電場將上述步驟（3-2)得到的數(shù)據(jù)上傳至電網(wǎng)風(fēng)電匯集站控制系統(tǒng)，電網(wǎng) 風(fēng)電匯集站控制系統(tǒng)將接收的數(shù)據(jù)代入上述步驟（2)的目標函數(shù)和邊界條件中，計算得到 各風(fēng)電場風(fēng)機無功功率下限值A(chǔ)ar1和上限值A(chǔ)C"，同時得到各風(fēng)電場補償裝置無功功率 的下限值A(chǔ)af和上限值A(chǔ)gr; (3-4)電網(wǎng)風(fēng)電匯集站控制系統(tǒng)計算電壓迭代誤差A(yù)VS，
其中m是迭代次數(shù)； 設(shè)定一個電壓迭代誤差閾值e，根據(jù)閾值e對電壓迭代誤差進行判斷，若AVS>e， 則電網(wǎng)風(fēng)電匯集站控制系統(tǒng)將上述步驟（3-3)的數(shù)據(jù)傳輸至各風(fēng)電場，各風(fēng)電場收到數(shù)據(jù) 后，以
分別替代上述步驟（1)約束條件中的AQ匕、瓦、和 I.重復(fù)步驟（3-2)?（3-4)，若AVS<e，則結(jié)束計算，并得到各風(fēng)電場的電壓安全域的 下限值為^ '上限值為^。
【文檔編號】H02J3/12GK104242314SQ201410426310
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】郭慶來, 孫宏斌, 王彬, 張伯明, 吳文傳, 牛濤 申請人:清華大學(xué)