一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法技术

本发明专利技术提供了一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，包括：S1、采集电网运行状态参数；S2、判断是否存在电压越限，若存在电压越限，则执行步骤S3，否则保持当前运行状态；S3、选取控制目标节点；S4、由电压控制器计算无功指令并分配至各无功源；S5、重新判断电压越限情况，若越限，则执行步骤S6，否则保持当前运行状态；S6、判断OLTC分接头是否达到极限位置，若未达到，则改变分接头位置，否则保持当前运行状态。本发明专利技术提高了一般交直流混合配电网下的电压调节范围，能够提高系统电压稳定性，并在配电网中充分利用分散式风电与VSC的无功输出能力，减少无功补偿装置的配备，延缓配电网的改造与扩建，提高运行经济性。

A Voltage Coordination Control Method for Distributed Wind Power Access to Hybrid Distribution Network

The invention provides a voltage coordination control method for decentralized wind power access to hybrid distribution network, which includes: S1, acquisition of operation state parameters of power grid; S2, judgment of whether there is a voltage overrun, if there is a voltage overrun, then execute, otherwise maintain the current operation state; S3, selection of control target nodes; S4, calculation of reactive power instructions by a voltage controller and distribution to each reactive power source. S5. Re-judge the voltage over-limit situation, if over-limit, then execute 6, otherwise maintain the current operating state; S6, judge whether OLTC tap reaches the limit position, if not, change the tap position, otherwise maintain the current operating state. The invention improves the voltage regulation range under general AC/DC hybrid distribution network, improves the voltage stability of the system, makes full use of the reactive power output capacity of decentralized wind power and VSC in the distribution network, reduces the allocation of reactive power compensation devices, delays the transformation and expansion of the distribution network, and improves the operation economy.

【技术实现步骤摘要】
一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法
本专利技术涉及电力系统新能源发电
，特别是一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法。
技术介绍
我国利用风电的形式主要有集中式风电与分散式风电。集中式风电接入电网通常采用无功补偿装置、有载调压变压器(on-loadtapchanger,OLTC)及风电机组本身的无功调节进行电压调整。其中，OLTC并不属于无功电源，即不能向电力系统输送无功功率，只是起到调节电力系统中的潮流分布的作用。另外，OLTC虽然调压范围大，但分接头不能频繁切换，调节速度慢，调节能力有限。而对分散式风电来说，它以“本地平衡、就近消纳”为原则，接入配电网的方式灵活多样，分布范围广，易导致配电网无功潮流变化，严重影响电压质量，甚至影响电网的稳定运行，但是考虑到投资和运行成本，分散式风电场通常不增加无功补偿设备或新建变电站，而是主要借助风电机组自身的无功输出能力调节电压，风电机组自身无功调节迅速，但调节能力受机组位置和风速限制。直流配电系统在满足用户需要，提高电能质量上的优势相较交流配电系统愈专利技术显。但是由于电网规划、建设问题，短时间内交流配电网仍是占主要地位。因此，在现有的交流配电网基础上，建设交直流混合配电网成为了现在的一个发展趋势。交、直流配电网一般由电压源型变换器(voltagesourceconverter,VSC)连接，在交直流电网中，VSC同风机一样具有一定的无功输出能力，可以用于改善电能质量。基于投资和运行成本，分散式风电接入交直流配电网中，如何充分充分挖掘现有设备电压调节能力，减少无功补偿设备的投入，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，旨在解决现有技术中分散式风电场电压质量低，稳定性低的问题，实现提高电压调节范围，提高系统电压稳定性，减少无功补偿装置的配备。为达到上述技术目的，本专利技术提供了一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，所述方法包括以下步骤：S1、采集电网运行状态参数；S2、判断是否存在电压越限，若存在电压越限，则执行步骤S3，否则保持当前运行状态；S3、选取控制目标节点；S4、由电压控制器计算无功指令并分配至各无功源；S5、重新判断电压越限情况，若越限，则执行步骤S6，否则保持当前运行状态；S6、判断OLTC分接头是否达到极限位置，若未达到，则改变分接头并执行步骤S1，否则保持当前运行状态。优选地，所述无功指令在不同节点之间按照灵敏度来确定分配权重，计算公式如下：式中，Qjref为分配给接入节点j的风机或VSC的无功指令，Kij表示节点i的电压Ui对接入点j的风机或VSC无功输出量的灵敏度，Qref为电压控制器输出的无功功率指令。优选地，所述无功指令在在同一节点之间按无功容量来确定分配权重：Qjqref＝(Qjqmax/Qjmax)Qjref式中，Qjqref为分配给接在节点j的第q个无功设备的无功指令值，Qjqmax为该无功设备的无功容量极限，Qjmax为该节点所有的无功设备无功容量极限之和，Qjref为分配给接入节点j的风机或VSC的无功指令。优选地，所述VSC的无功输出范围计算公式如下：VSC满足的功率方程为：Pc+Pdc＝0换流桥两侧电压关系为：式中，μ为直流电压利用率，与脉宽调制方式有关；M为调制比；Gc、Bc分别为变流器等值电导、电纳；Ps、Qs分别为交流系统吸收的有功功率和无功功率；Pc、Qc为VSC向交流侧输出的有功功率和无功功率；Us、Uc分别为交流系统、VSC交流侧电压幅值，θs、θc为其对应的相角；Pdc为VSC向直流侧输出的有功功率；Udc为直流侧电压，为计算VSC向配电网输送无功的范围，令Δθ＝θs-θc、带入Qs的计算公式，得到：将上式进行变形得到：设所采用PWM技术的直流电压利用率为1，则0≤M≤1，可知Qs范围为：优选地，所述步骤S6具体为：OLTC在电压调节过程中，首先将负荷侧测得的电压与电压指令值进行比较，通过测量单元检测电压偏差是否超出允许范围，若超出范围则启动延时单元，经过一定的延时，触发机械调节机构，改变分接头位置；当电压恢复到允许范围内或分接头达到极限位置时，本次分接头调整结束，OLTC的测量单元和延时单元得以复位，准备下一次调整。优选地，所述测量单元输出为：式中，DB代表测量单元的死区，DB1＝0.07pu.，DB2＝-0.03pu。优选地，所述延时单元输出为：式中，Td为延时单元的延时时间。优选地，所述分接头调整值为：式中，Δn等于1或-1，分别代表高压侧分接头需增大或减小单位步长；Tm为机械机构的延时时间。优选地，所述OLTC的变比数学表达式为：式中：Δα为分接头调节步长，a0、α分别为调整前、后OLTC的变比。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：与现有技术相比，本专利技术通过提供一种分散式风电接入交直流混合配电网的电压协调控制方法，考虑到风电机组，VSC的无功输出能力以及OLTC的电压调节能力的特点，使分散式风电机组、VSC以及OLTC相互协调来进行电压控制，控制节点电压在允许范围内运行。本专利技术提高了一般交直流混合配电网下的电压调节范围，能够提高系统电压稳定性，并在配电网中充分利用分散式风电与VSC的无功输出能力，减少无功补偿装置的配备，延缓配电网的改造与扩建，提高运行经济性，为交直流输电网无功协调控制提供一定的参考价值。附图说明图1为本专利技术实施例中所提供的一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法流程图；图2为本专利技术实施例中所提供的一种电压控制器结构示意图；图3为本专利技术实施例中所提供的一种双馈机组功率输出范围示意图；图4为本专利技术实施例中所提供的一种VSC等值电路示意图；图5为本专利技术实施例中所提供的一种OLTC离散模型的动态调节框图；图6为本专利技术实施例中所提供的一种配电网模型示意图；图7为本专利技术实施例中所提供的一种风电机组出力增加导致节点电压变化示意图；图8为本专利技术实施例中所提供的一种风电机组与OLTC协调控制后电压变化情况示意图；图9为本专利技术实施例中所提供的一种OLTC变比的变化情况示意图。具体实施方式为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。下面结合附图对本专利技术实施例所提供的一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法进行详细说明。如图1所示，本专利技术实施例公开了一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，所述方法包括以下步骤：S1、采集电网运行状态参数；S2、判断是否存在电压越限，若存在电压越限，则执行步骤S3，否则保持当前运行状态；S3、选取控制目标节点；S4、由电压控制器计算无功指令并分配至各无功源；S5、重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、采集电网运行状态参数；S2、判断是否存在电压越限，若存在电压越限，则执行步骤S3，否则保持当前运行状态；S3、选取控制目标节点；S4、由电压控制器计算无功指令并分配至各无功源；S5、重新判断电压越限情况，若越限，则执行步骤S6，否则保持当前运行状态；S6、判断OLTC分接头是否达到极限位置，若未达到，则改变分接头并执行步骤S1，否则保持当前运行状态。

【技术特征摘要】
1.一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、采集电网运行状态参数；S2、判断是否存在电压越限，若存在电压越限，则执行步骤S3，否则保持当前运行状态；S3、选取控制目标节点；S4、由电压控制器计算无功指令并分配至各无功源；S5、重新判断电压越限情况，若越限，则执行步骤S6，否则保持当前运行状态；S6、判断OLTC分接头是否达到极限位置，若未达到，则改变分接头并执行步骤S1，否则保持当前运行状态。2.根据权利要求1所述的一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，其特征在于，所述无功指令在不同节点之间按照灵敏度来确定分配权重，计算公式如下：式中，Qjref为分配给接入节点j的风机或VSC的无功指令，Kij表示节点i的电压Ui对接入点j的风机或VSC无功输出量的灵敏度，Qref为电压控制器输出的无功功率指令。3.根据权利要求1所述的一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，其特征在于，所述无功指令在在同一节点之间按无功容量来确定分配权重：Qjqref＝(Qjqmax/Qjmax)Qjref式中，Qjqref为分配给接在节点j的第q个无功设备的无功指令值，Qjqmax为该无功设备的无功容量极限，Qjmax为该节点所有的无功设备无功容量极限之和，Qjref为分配给接入节点j的风机或VSC的无功指令。4.根据权利要求2或3所述的一种分散式风电接入混合配电网的电压协调控制方法，其特征在于，所述VSC的无功输出范围计算公式如下：VSC满足的功率方程为：Pc+Pdc＝0换流桥两侧电压关系为：式中，μ为直流电压利用率，与脉宽调制方式有关；M为调制比；Gc、Bc分别为变流器等值电导、电纳；Ps、Qs分别为交流系统吸收的有功...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗文静，吴健，黄伟，郭天飞，刘其辉，高瑜，赵龙，吴奎华，郑志杰，王艳，寇岩，崔灿，綦陆杰，杨扬，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，华北电力大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37