风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统及方法技术方案

本发明专利技术属于新能源发电技术领域，尤其涉及一种风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统及方法。它包括数据实时采集系统、风电场各控制单元控制模块、电压波动优化控制模块、无功补偿最优配置模块、控制指令下达接口及执行模块、数据响应反馈控制模块、无功与电压敏感性分析模块、Digsilent计算模块、电压调整配置模块及数据响应反馈控制模块。本发明专利技术采用以电压为目标的动态无功配置原则可以指导风电场集中外送模式下的动态无功配置原则，可以解决日益严重的风电场集中送出所带来的电压波动较大的问题，为集中送出时集中补偿时无功优化提供了一种准确可靠的计算方法。对提高电力系统运行的安全、经济性具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于新能源发电
，尤其涉及一种。它包括数据实时采集系统、风电场各控制单元控制模块、电压波动优化控制模块、无功补偿最优配置模块、控制指令下达接口及执行模块、数据响应反馈控制模块、无功与电压敏感性分析模块、Digsilent计算模块、电压调整配置模块及数据响应反馈控制模块。本专利技术采用以电压为目标的动态无功配置原则可以指导风电场集中外送模式下的动态无功配置原则，可以解决日益严重的风电场集中送出所带来的电压波动较大的问题，为集中送出时集中补偿时无功优化提供了一种准确可靠的计算方法。对提高电力系统运行的安全、经济性具有重大意义。【专利说明】
本专利技术属于新能源发电
，尤其涉及一种，特别涉及一种考虑风电场接入后的电网电压波动控制的无功优化方法。对风电场各级电压控制，实时分析并网点电压水平，采用具有创新性思路的考虑电压波动的无功优化方法，实现对电网动态无功补偿控制的优化，对提高电力系统运行的安全、经济性具有重大意义。
技术介绍
能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。由能源问题引发的危机以及日益突出的环境问题，使人们认识到开发清洁的可再生的新能源是保护生态环境和保护可持续发展的客观需要。可再生清洁能源中的水力发电，由于存在大量的土地淹没及移民问题，同样存在环保问题，核能发电由于其造价过高以及对环境的严重威胁也受到一定的限制，而风力发电，尽管当前与常规火电能源发电相比产业规模小，一次性投资大，是新能源发电中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化前景的发电方式。大力发展风电，保护中国能源安全和大气环境成为时下人们最关注的热点。我国是能源消耗的大户。长期以来，由于能源短缺制约了工农业的发展。目前电网的主要电源仍然是火力发电。大量的火力发电不仅受到燃料短缺的制约，而且受运输条件的限制。从长远战略出发，开发利用风能资源，作为常规能源的补充能源是十分必要的。风电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，大规模风电场接入电网可能对电力系统安全稳定运行及电能质量产生不利的影响。随着更多、更大的风电场投入运行，风电并网的技术问题也会越来越突出。为了促进风电的健康发展，保证大型风电场的可靠并网运行，有必要从电网的角度对风能资源丰富地区的电压波动的稳定控制进行研究。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种，目的是为了解决日益严重的风电场集中送出所带来的电压波动较大的问题，为集中送出时集中补偿时无功优化提供了一种计算方法。并且该方法符合目前大规模接入模式下动态无功集中补偿的必然趋势。为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统，包括数据实时采集系统、风电场各控制单元控制模块、电压波动优化控制模块、无功补偿最优配置模块、控制指令下达接口及执行模块、数据响应反馈控制模块、无功与电压敏感性分析模块、Digsilent计算模块、电压调整配置模块及数据响应反馈控制模块。所述的数据实时采集模块通过与风电场的数据监控系统共享数据，并能够实现汇集点的实时数据采集，该系统应能够接受调度部门的AVC控制指令并将该指令通过无功优化控制模块执行实现。所述的风电场各控制单兀控制t旲块连接控制风电场机组功率控制系统、风电场王控系统及动态无功补偿设备控制系统；控制模块均需要有接口连接并接受指令。所述的风电场的无功补偿最优配置模块容量包含两部分组成:即动态无功补偿与静态无功补偿容量，建立控制能够随时调整的无功电压控制模块，该模块能够选择能够最大限度发挥动态无功出力能力的静态无功补偿方案，由于静态无功补偿有可能不是连续可调的，因此此时需要电压无功控制模块选择最优的静态无功配置，静态无功最优的目标是调整电压波动所需的最小动态无功为目标；建立考虑电压波动的动态无功最优配置的模型:所述的控制指令下达接口及执行模块，能够实现控制风电机组的无功出力能力，控制风电场无功补偿设备的投入，控制动态无功补偿装置的控制策略。风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化方法，包括如下步骤:步骤1:采集汇集点及接入风电场的实时运行数据；步骤2:采集风电场各控制单元的实时运行信息；步骤3:将风电场实时运行数及风功率预测数据据通过接口输入Digsilent计算模块，并从调度D5000系统中实时读取电网参数数据，计算当前配置下未来一段时间内可能风电场功率变化弓I起的最大电压波动，将电压波动值返给无功电压优化控制系统；步骤4:电压优化控制系统能够按照调度下发的电压控制曲线范围为控制目标，判断当前电压是否在调度下发的电压控制范围内运行，并作为无功优化的约束条件；步骤5:所有控制单元的输出受到容量的限制，因此设定各控制单元的容量约束条件；步骤6:各级电压除并网点电压外均在在正常范围内运行为各级电压的约束条件；步骤7:将无功配置的调整幅度作为一类约束条件；步骤8:将当日的设备开断次数作为约束条件；步骤9:构造无功配置初始变量，初始化种群，并通过接口通道传输至计算模块，计算电压波动变化，以区域内各母线电压波动的变化作为种群的个体适应度值，同时将约束条件作为个体的约束型适应度值；步骤10:采用遗传算法进行交叉变异产生新一代群体，判断新的种群的适应度值，保留最优历史个体在下一代种群中，通过η次迭代后，输出个体适应度最优的配置结果，按照配置结果输出配置方案。将无功电压优化后的配置方案转化为控制指令下达至各无功电压控制单元；步骤11:通过数据响应反馈控制系统从实测数据中提取控制完成的响应值与预期目标进行比对，以消除偏差为目标进行系统的反馈控制。并下达控制指令下达至各无功电压控制单元，无功电压优化过程结束。所述的无功配置初始变量表述如下:目标函数表述:【权利要求】1.风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统，其特征在于:包括数据实时采集系统、风电场各控制单元控制模块、电压波动优化控制模块、无功补偿最优配置模块、控制指令下达接口及执行模块、数据响应反馈控制模块、无功与电压敏感性分析模块、Digsilent计算模块、电压调整配置模块及数据响应反馈控制模块。2.根据权利要求1所述的风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统，其特征在于 :所述的数据实时采集模块通过与风电场的数据监控系统共享数据，并能够实现汇集点的实时数据采集，该系统应能够接受调度部门的AVC控制指令并将该指令通过无功优化控制模块执行实现。3.根据权利要求1所述的风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统，其特征在于:所述的风电场各控制单元控制模块连接控制风电场机组功率控制系统、风电场主控系统及动态无功补偿设备控制系统；控制模块均需要有接口连接并接受指令。4.根据权利要求1所述的风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统，其特征在于:所述的风电场的无功补偿最优配置模块容量包含两部分组成:即动态无功补偿与静态无功补偿容量，建立控制能够随时调整的无功电压控制模块，该模块能够选择能够最大限度发挥动态无功出力能力的静态无功补偿方案，由于静态无功补偿有可能不是连续可调的，因此此时需要电压无功控制模块选择最优的静态无功配置，静态无功最优的目标是调整电压波动所需的最小动态无功为目标；建立考虑电压波动的动态无功最优配置的模型。5.根据权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
风电集中送出模式下控制电压波动的无功优化系统，其特征在于：包括数据实时采集系统、风电场各控制单元控制模块、电压波动优化控制模块、无功补偿最优配置模块、控制指令下达接口及执行模块、数据响应反馈控制模块、无功与电压敏感性分析模块、Digsilent计算模块、电压调整配置模块及数据响应反馈控制模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程绪可，朱钰，王刚，孙峰，禹加，董鹤楠，张钊，白雪，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11