一種實(shí)時區(qū)域電壓協(xié)調(diào)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種實(shí)時區(qū)域電壓協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于規(guī)?；_發(fā)的風(fēng)電場，由于風(fēng)資源具有隨機(jī)性、間歇性、波動性和不可調(diào)控性 等特點(diǎn)，伴隨其發(fā)電也必然存在隨機(jī)性和間歇性和不可控性，導(dǎo)致風(fēng)電場電壓出現(xiàn)波動。當(dāng) 風(fēng)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(fēng)電場電壓跌落。而風(fēng)機(jī) 本身的低電壓穿越能力十分有限，此時風(fēng)電機(jī)組出于自身的保護(hù)，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(jī)不具備維持和調(diào)節(jié)機(jī)端電壓水平 的能力，在運(yùn)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(wǎng)不能提供足夠的無功，基于異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓無法重建，導(dǎo)致整個 風(fēng)電場中所有異步風(fēng)電機(jī)組的超速保護(hù)或者低電壓保護(hù)動作切除風(fēng)電機(jī)組。
[0003] 隨著風(fēng)電在電網(wǎng)中所占的比例越來越大，風(fēng)電并網(wǎng)必將對電力系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)度及 控制造成影響。從運(yùn)行調(diào)度的角度，大規(guī)模風(fēng)電場并網(wǎng)給系統(tǒng)帶來的影響主要有W下幾個 方面： (1)風(fēng)電場注入電網(wǎng)功率的強(qiáng)隨機(jī)性，影響電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃制定的準(zhǔn)確性； 間風(fēng)電場接入電網(wǎng)后，對無功電壓調(diào)節(jié)與控制提出了新的要求； 間風(fēng)電場接入電網(wǎng)后，增加了電網(wǎng)輸電能力的安全分析和可靠運(yùn)行的難度； (4)風(fēng)電場接入電網(wǎng)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(fēng)電送出對電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，提高風(fēng)電送出能力，在風(fēng)電場內(nèi) 通常設(shè)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(bǔ)償設(shè)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(bǔ)償裝置都獨(dú)立運(yùn)行，由于沒有投入相應(yīng) 的控制系統(tǒng)，未能做到協(xié)調(diào)運(yùn)行控制，使并網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電壓波動不能得到有效控制；另一 方面，在電網(wǎng)故障時，不能起到抑制事故發(fā)展的作用，嚴(yán)重情況下還會起到推波助欄的作 用。
[0005] 其中，風(fēng)電場所接入局部電網(wǎng)的無功支撐能力的強(qiáng)弱對風(fēng)電場及其所并入電網(wǎng)的 正常運(yùn)行都有著非常重要的影響，而并網(wǎng)風(fēng)電場帶來的無功電壓問題則是目前倍受關(guān)注的 問題之一。雖然已經(jīng)有許多研究針對風(fēng)電并網(wǎng)對無功電壓影響進(jìn)行了仿真研究和評估，但 由于國內(nèi)風(fēng)電發(fā)展起步較晚，只在風(fēng)電機(jī)組的控制策略、無功的優(yōu)化選址W及風(fēng)電場當(dāng)?shù)?控制策略等方面有所研究，尚未形成實(shí)用的商業(yè)系統(tǒng)，而對考慮風(fēng)電場群、風(fēng)電接入?yún)^(qū)域W 及全網(wǎng)無功電壓的協(xié)調(diào)控制研究并不多見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場無功電壓協(xié)調(diào)控制的實(shí)時 區(qū)域電壓協(xié)調(diào)控制方法。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種實(shí)時區(qū)域電壓協(xié)調(diào)控制方法，包括W下步驟： (1)選取最能代表控制區(qū)域內(nèi)電壓特性的母線作為中樞母線，W發(fā)電廠高壓側(cè)母線為控 制母線，發(fā)電機(jī)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(guān)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(shù)，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(shù)； 間建立協(xié)調(diào)原則： ① 空間維協(xié)調(diào):采取負(fù)荷側(cè)容抗器補(bǔ)償當(dāng)?shù)責(zé)o功，電源側(cè)發(fā)電機(jī)控制所述中樞母線電 壓的協(xié)調(diào)方法； ② 時間維協(xié)調(diào):將負(fù)荷變化趨勢劃分為轉(zhuǎn)換階段和平穩(wěn)階段;其中轉(zhuǎn)換階段容抗器優(yōu) 先投切，平穩(wěn)階段發(fā)電機(jī)優(yōu)先調(diào)節(jié)； (4)在一個控制周期內(nèi)，對電容/電抗器投切進(jìn)行連續(xù)化處理，求解擴(kuò)展后的協(xié)調(diào)二級電 壓控制模型，給出電容/電抗器及機(jī)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(jī)組無功出力，為容抗器無功出力； 上述模型的目標(biāo)函數(shù)中第一項(xiàng)表示中樞母線偏差最小，第二項(xiàng)和第=項(xiàng)表示無功調(diào)節(jié) 量最小，通過調(diào)整權(quán)重系數(shù)h和r改變無功出力分布，增加機(jī)組無功儲備； 二次型目標(biāo)函數(shù):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(dá)
發(fā)電機(jī)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(jìn)行安全約束條件校驗(yàn)和歸整處理，若滿足動作條件，即進(jìn) 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(shù)據(jù)； 腳建立新狀態(tài)下僅考慮機(jī)組無功出力的區(qū)域協(xié)調(diào)電壓控制模型，給出機(jī)組無功控制策 略。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)： 1、本發(fā)明將電容/電抗器投切等效為虛擬發(fā)電機(jī)無功出力0。，其無功調(diào)節(jié)上、下限根 據(jù)母線上所掛接的各個無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和閉鎖情況確定。
[0009] 2、本發(fā)明統(tǒng)一考慮了機(jī)組無功出力、電容器/電抗器投切等連續(xù)離散混合調(diào)節(jié)手 段之間的協(xié)調(diào)控制。
[0010] 3、本發(fā)明在電壓控制數(shù)學(xué)模型中，在控制變量中包括了容抗器，并應(yīng)用等效方法 對離散變量進(jìn)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(fēng)電基地的中樞母線電壓滿足設(shè) 定值，即重要樞紐母線保證一定電壓水平，使電源送出點(diǎn)電壓滿足要求，同時考慮到了規(guī)模 化開發(fā)的風(fēng)電場中各種安全自動裝置、控制系統(tǒng)、各類無功補(bǔ)償裝置都獨(dú)立運(yùn)行，沒有投入 相應(yīng)的控制系統(tǒng)，未能做到協(xié)調(diào)運(yùn)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(jié) 合，通過擴(kuò)展協(xié)調(diào)電壓控制對千萬千瓦級風(fēng)電基地各分區(qū)內(nèi)無功電壓調(diào)節(jié)手段進(jìn)行協(xié)調(diào)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(yīng)用于風(fēng)力場電壓控制、風(fēng)電場集群化控制、大型風(fēng)電場無功調(diào)節(jié)、風(fēng) 力發(fā)電功率預(yù)測等方面。
【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014] 圖1為本發(fā)明協(xié)調(diào)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(jī)的無功出力;為第i個發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)點(diǎn)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(jī)無功出力的靈敏 度;Oyg為控制母線電壓對發(fā)電機(jī)無功出力的靈敏度;g