分散式风电的无功电压控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了分散式风电的无功电压控制方法和系统，涉及电力系统新能源发电技术领域，包括：采集电网数据和风电机组数据；根据电网数据和风电机组数据确定电压控制节点；根据电压控制节点的电压计算电压控制节点的无功指令值；将无功指令值按照分配原则分配到风电机组内部。考虑分散式风电的接入特点，统筹分散式风电机组之间的协调控制，进而实现分散式风电的无功电压控制。

Reactive power and voltage control method and system for distributed wind power

The present invention provides reactive power and voltage control method and system of distributed wind power generation technology, relates to the field of new energy power system including wind turbines and power grid data acquisition data; according to the grid data and wind turbine data to determine the voltage control node; calculation of voltage control node voltage according to the voltage of the control node reactive power command value; reactive power command value according to the distribution principle of distribution to wind turbine. Considering the access characteristics of distributed wind power, coordinated control of distributed wind turbines is planned, and reactive power and voltage control of distributed wind power is realized.

【技术实现步骤摘要】
分散式风电的无功电压控制方法和系统
本专利技术涉及电力系统新能源发电
，尤其是涉及分散式风电的无功电压控制方法和系统。
技术介绍
目前，开发利用风电最主要的形式是大规模风电场，但它们都位于电网末端，远离负荷中心。电网消纳能力的不足以及传输容量的限制带来了大范围的“弃风”现象，严重降低了风力发电的经济效益。由于相对于集中式发电，分散式风力发电规模小，直接接入配电网进行就地消纳，不需要远距离输电，所以分散式风力发电的发展为风电的消纳问题提供了很好的解决途径，避免了远距离输电造成的电能损耗，而且对电网输电线路的潮流压力起到了很好的缓解作用，提高了传统电网的运行经济性和稳定性。但是随着分散式风力发电在配电网中渗透率的提高，由于配电网自身网架结构相对薄弱，分散式风电的接入也面临新的挑战。其中，风速的随机性和波动性使得风电机组有功出力频繁发生变化，从而引起电压波动和闪变等电能质量问题。另外，传统配电网一般从单一电源接收电能，而分散式风电接入点和接入容量都非常灵活，使得配电网变为多电源结构，改变了原有的电压分布特性，因此传统的电压控制方式不再适用，而且集中安装新的无功补偿设备存在较大困难，这无疑提高了对风电机组的无功调节能力和电压控制能力的要求。若还按照传统分配原则进行分配，会使得电压调整具有盲目性，无法实现无功最优化分配，不但增大网络损耗，而且电压控制效果差，造成无功浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供分散式风电的无功电压控制方法和系统，考虑分散式风电的接入特点，统筹分散式风电机组之间的协调控制，进而实现分散式风电的无功电压控制。第一方面，本专利技术实施例提供了分散式风电的无功电压控制方法，包括：采集电网数据和风电机组数据；根据所述电网数据和所述风电机组数据确定电压控制节点；根据所述电压控制节点的电压计算所述电压控制节点的无功指令值；将所述无功指令值按照分配原则分配到风电机组内部。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述电网数据和所述风电机组数据确定电压控制节点包括：根据所述电网数据与所述风电机组数据计算出各个节点的电压；将各个所述节点的电压与初始电压分别进行比较，得到各个所述节点的电压偏差值；从各个所述节点的所述电压偏差值中选取最大的电压偏差值；将所述最大的电压偏差值对应的节点作为所述电压控制节点。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述电压控制节点的电压计算所述电压控制节点的无功指令值包括：将所述电压控制节点的电压与参考电压进行比较，得到电压偏差量；当所述电压偏差量在预设电压死区内，则保留上一时刻的所述无功指令值；当所述电压偏差量超过所述预设电压死区，则将所述电压偏差量输入比例积分控制器进行处理，得到所述无功指令值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述将所述无功指令值按照分配原则进行分配到风电机组内部包括；将所述无功指令值分配到各个所述节点；将各个所述节点获得的所述无功指令值分配到各个风电机组；将各个所述风电机组获得的所述无功指令值分配到所述风电机组内部。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述节点包括有风电机组接入的节点和无风电机组接入的节点，所述将所述无功指令值分配到各个所述节点包括：按照灵敏度权重将所述无功指令值分配到各个所述无风电机组接入的节点；校验各个所述有风电机组接入的节点的无功功率调节余量；当所述无功功率调节余量不小于所述无功指令值时，则按照所述灵敏度权重将所述无功指令值分配到所述有风电机组接入的节点；当所述无功功率调节余量小于所述无功指令值时，则按照所述有风电机组接入的节点的最大无功容量来分配所述无功指令值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述将各个所述节点获得的所述无功指令值分配到各个风电机组包括：按照所述节点中各个所述风电机组的无功容量的比例来分配所述无功指令值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述将各个所述风电机组获得的所述无功指令值分配到所述风电机组内部包括：当所述风电机组获得的所述无功指令值在定子侧无功极限范围内时，则向所述定子侧分配所述无功指令值；当所述风电机组获得的所述无功指令值超过定子侧无功极限范围时，则按照所述无功极限范围向所述定子侧分配所述无功指令值，并将超过所述无功极限范围的所述无功指令值分配至网侧变流器。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括：按照所述风电机组内部分配的所述无功指令值变流控制无功源发出相应的无功功率，以调节电网电压。第二方面，本专利技术实施例还提供分散式风电的无功电压控制系统，包括：采集层，用于采集电网数据和风电机组数据；目标确定层，用于根据所述电网数据和所述风电机组数据确定电压控制节点；整定层，用于根据所述电压控制节点的电压计算所述电压控制节点的无功指令值；分配层，用于将所述无功指令值按照分配原则分配到风电机组内部。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括控制层，用于按照所述风电机组内部分配的所述无功指令值变流控制无功源发出相应的无功功率，以调节电网电压。本专利技术实施例提供了分散式风电的无功电压控制方法和系统，包括：采集电网数据和风电机组数据；根据电网数据和风电机组数据确定电压控制节点；根据电压控制节点的电压计算电压控制节点的无功指令值；将无功指令值按照分配原则分配到风电机组内部。考虑分散式风电的接入特点，统筹分散式风电机组之间的协调控制，进而实现分散式风电的无功电压控制。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施方式，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。图1为本专利技术实施例一提供的分散式风电的无功电压控制方法流程图；图2为本专利技术实施例一提供的分散式风电的无功电压控制原理图；图3为本专利技术实施例一提供的无功需求整定原理图；图4为本专利技术实施例一提供的无功指令值分配原理图；图5为本专利技术实施例一提供的配电网拓扑图；图6为本专利技术实施例一提供的分散式风电的电网各节点电压变化情况示意图；图7为本专利技术实施例一提供的并网点电压的分散式风电的电网各节点电压变化情况示意图；图8为本专利技术实施例一提供的另一分散式风电的电网各节点电压变化情况示意图；图9为本专利技术实施例一提供的另一并网点电压的分散式风电的电网各节点电压变化情况示意图；图10为本专利技术实施例二提供的分散式风电的无功电压控制系统结构示意图。图标：10-采集层；20-目标确定层；30-整定层；40-分配层；50-控制层。具体实施方式为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分散式风电的无功电压控制方法，其特征在于，包括：采集电网数据和风电机组数据；根据所述电网数据和所述风电机组数据确定电压控制节点；根据所述电压控制节点的电压计算所述电压控制节点的无功指令值；将所述无功指令值按照分配原则分配到风电机组内部。

【技术特征摘要】
1.一种分散式风电的无功电压控制方法，其特征在于，包括：采集电网数据和风电机组数据；根据所述电网数据和所述风电机组数据确定电压控制节点；根据所述电压控制节点的电压计算所述电压控制节点的无功指令值；将所述无功指令值按照分配原则分配到风电机组内部。2.根据权利要求1所述的分散式风电的无功电压控制方法，其特征在于，所述根据所述电网数据和所述风电机组数据确定电压控制节点包括：根据所述电网数据与所述风电机组数据计算出各个节点的电压；将各个所述节点的电压与初始电压分别进行比较，得到各个所述节点的电压偏差值；从各个所述节点的所述电压偏差值中选取最大的电压偏差值；将所述最大的电压偏差值对应的节点作为所述电压控制节点。3.根据权利要求1所述的分散式风电的无功电压控制方法，其特征在于，所述根据所述电压控制节点的电压计算所述电压控制节点的无功指令值包括：将所述电压控制节点的电压与参考电压进行比较，得到电压偏差量；当所述电压偏差量在预设电压死区内，则保留上一时刻的所述无功指令值；当所述电压偏差量超过所述预设电压死区，则将所述电压偏差量输入比例积分控制器进行处理，得到所述无功指令值。4.根据权利要求1所述的分散式风电的无功电压控制方法，其特征在于，所述将所述无功指令值按照分配原则进行分配到风电机组内部包括；将所述无功指令值分配到各个所述节点；将各个所述节点获得的所述无功指令值分配到各个风电机组；将各个所述风电机组获得的所述无功指令值分配到所述风电机组内部。5.根据权利要求4所述的分散式风电的无功电压控制方法，其特征在于，所述节点包括有风电机组接入的节点和无风电机组接入的节点，所述将所述无功指令值分配到各个所述节点包括：按照灵敏度权重将所述无功指令值分配到各个所述无风电机组接入的节点；校验各个所述有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘其辉，毛未，卫婧菲，逯胜建，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11