一种风电场无功设备快速协调控制方法及电子设备技术

本发明专利技术属于电网自动电压控制技术领域，尤其是涉及一种风电场无功设备快速协调控制方法及电子设备。本发明专利技术使用了一种控制周期可变的风电场无功设备快速协调控制的方案，以克服现有的固定周期控制的缺陷，整体加快了无功电压的调节速度，通过“小步长多轮次”的调节方式，使电压调节更加平稳可靠，通过扫描关键变量进行触发式的控制，缩短了风电场AVC子站的响应时间，可以快速抑制电压越限波动，通过无功设备响应的主动识别，快速发现响应异常的无功设备，便于运行人员及时发现问题并解决。通过上述措施，整体提高了风电场AVC调节的合格率，有利于减少或避免产生考核费用。有利于减少或避免产生考核费用。有利于减少或避免产生考核费用。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场无功设备快速协调控制方法及电子设备


[0001]本专利技术属于电网自动电压控制
，尤其是涉及一种风电场无功设备快速协调控制方法及电子设备。

技术介绍

[0002]随着社会经济发展越来越快，对能源的利用也越来越多，而传统的化石能源逐渐枯竭，同时传统的化石能源对环境造成较大破坏。世界各国都制定各种政策，推出各种措施来大力发展新能源。目前新能源发电主要以风能和太阳能发电为主。自从我国提出双碳目标以来，新能源开启了又一轮的并网潮。而新能源发电输出功率具有较强的随机性和波动性，造成电压波动，给电网的稳定运行带来挑战。
[0003]为了应对这种挑战，现在电力系统一般在电网调控中心安装自动电压控制系统(Automatic Voltage Control，AVC)，在新能源厂站侧安装AVC子站系统。AVC子站系统接收电网调控中心AVC主站系统下发的指令，然后调控站内的无功设备，使并网点电压/无功满足电网要求。目前风电场AVC子站系统一般采用固定周期控制模式，当子站系统接收到主站指令后，开始一轮策略计算，并下发指令给站内的无功设备，完成一轮控制，之后延时一个控制周期，开始下一轮控制。此种控制方式没有考虑不同类型无功设备的响应时间特性，对于同类的无功设备，也没考虑其不同个体间的差异性。
[0004]风电场AVC子站系统一般会调节风机集群的无功，同时还会调节静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)的无功。传统的风电场AVC子站系统采用固定周期控制模式，该控制周期是考虑了各种无功设备极端情况下通讯延时以及响应时间后设置的一个值，因此该值一般比正常情况下无功设备的响应时间大很多，而且该值在设置后就不再变化，因此AVC子站每轮调节都需要消耗相当长的时间；同时采用固定周期控制模式，为了尽快将电压调节合格，一般采用一步到位的调节模式，计算出无功增量后，在一个调节周期内就分配下去，由于风电场有功波动比较大，且风电场一般都处于电网末端，不同时刻无功增量引起的电压变化相差很大，采用一步到位的调节模式，很容易导致电压超调，极端情况下还会引起电压反复调节震荡。
[0005]AVC主站系统一般都会配置考核模块，对风电场电压无功调节情况进行考核，对于合格率不满足要求的厂站会产生考核费用。一般AVC主站系统在下发电压调节指令2分钟后，开始统计风电场的电压，每隔30秒统计一个点，一共统计5个点，根据5个点的电压调节情况对AVC子站进行考核。采用固定周期控制模式的AVC子站，一方面到控制时刻才调节，反应不够灵敏，如果在主站下发指令2分钟后，电压又有波动，不能及时进行调节，可能导致某些考核点不合格；同时固定周期控制模式调节时间长，一步到位的调节模式又容易导致电压超调，因此导致电压波动时不合格点出现的概率比较大，容易产生考核费用。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出了一种风电场无功设备快速协调控制方法及电子设备，相
当于提出了一种控制周期可变的风电场无功设备快速协调控制的方案。以克服现有的固定周期控制的缺陷，采用触发式调节方式，提升AVC子站电压调节灵敏性，同时充分考虑不同类型无功设备时间响应的差异性，通过“小步长，多轮次”的调节方式，快速精准调节，提高AVC子站调节合格率，减少或避免产生考核费用。
[0007]第一方面，本专利技术提出了一种风电场无功设备快速协调控制方法，包括：
[0008]步骤1，设定最小扫描周期Ts；
[0009]步骤2，设定全数据采集周期Tg；
[0010]步骤3，对于风电场内的任一个无功设备D
i
，设定其最小响应时间为T
i
min，设定其最大响应时间为T
i
max，其中，D
i
的响应时间指AVC子站系统下发指令给D
i
开始到AVC子站系统采集到D
i
的实际响应值达到目标值所经历的时间；
[0011]步骤4，初始化各无功设备D
i
的控制时间T
i
c和平均控制时间T
i
ave为T
i
max；
[0012]步骤5，以Ts为周期采集风电场并网点信息U
real
、P
gate
、Q
gate
以及主站下发的指令信息U
ref
；其中U
real
表示并网点母线电压值，P
gate
表示并网点出线有功值，Q
gate
表示并网点出线无功值，U
ref
表示主站下发的并网点母线电压设定值；以Tg为周期进行全数据采集，至少包括风电场并网点信息、升压站各开关刀闸状态、变压器信息、母线信息、馈线信息、各个无功设备的状态信息，所述状态信息至少包括运行状态，故障状态，闭锁状态，有功无功当前值；
[0013]步骤6，每个Ts扫描周期计算并网点电压指令值与并网点电压实时值的差值ΔU＝U
ref
‑
U
real
，如果|ΔU|>＝U
dead
，计算无功调整量其中为并网点电压无功灵敏度，U
dead
为风电场电压控制死区，开始一轮触发式控制，进入步骤7；如果|ΔU|<U
dead
还是执行步骤5；
[0014]步骤7，开始一轮策略计算，首先进行一次全数据采集，计算所有风机集群感性无功和可发感性无功最大值，所有风机集群容性无功和可发容性无功最大值；计算所有SVG设备的感性无功和可发感性无功最大值，所有SVG设备的容性无功和可发容性无功最大值；初始化ΔQSVG
sum
和ΔQGen
sum
为0，其中ΔQSVG
sum
为总的SVG无功调整量，ΔQGen
sum
为总的风机集群无功调整量；当步骤6得到的ΔQ>0时，需要增加无功，此时按照SVG感性无功调节至0，风机集群感性无功调节至0，风机集群容性无功调至最大值，SVG容性无功调至最大值的规则，计算得到ΔQSVG
sum
和ΔQGen
sum
；
[0015]步骤8，计算无功调节的轮次C和每轮风机集群和SVG的无功调整量；设每轮调整步长为Q
step
，M＝ΔQSVG
sum
/Q
step
，N＝ΔQGen
sum
/Q
step
，SVG剩余无功调整量为QSVG
left
＝ΔQSVG
sum
‑
M
×
Q
step
，风机集群剩余无功调整量为QGen
left
＝ΔQGen
sum
‑
N
×
Q
step
；初始化每轮风机集群总调整量ΔQGe本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场无功设备快速协调控制方法，其特征在于，包括：步骤1，设定最小扫描周期Ts；步骤2，设定全数据采集周期Tg；步骤3，对于风电场内的任一个无功设备D
i
，设定其最小响应时间为T
i
min，设定其最大响应时间为T
i
max，其中，D
i
的响应时间指AVC子站系统下发指令给D
i
开始到AVC子站系统采集到D
i
的实际响应值达到目标值所经历的时间；步骤4，初始化各无功设备D
i
的控制时间T
i
c和平均控制时间T
i
ave为T
i
max；步骤5，以Ts为周期采集风电场并网点信息U
real
、P
gate
、Q
gate
以及主站下发的指令信息U
ref
；其中U
real
表示并网点母线电压值，P
gate
表示并网点出线有功值，Q
gate
表示并网点出线无功值，U
ref
表示主站下发的并网点母线电压设定值；以Tg为周期进行全数据采集，至少包括风电场并网点信息、升压站各开关刀闸状态、变压器信息、母线信息、馈线信息、各个无功设备的状态信息，所述状态信息至少包括运行状态，故障状态，闭锁状态，有功无功当前值；步骤6，每个Ts扫描周期计算并网点电压指令值与并网点电压实时值的差值ΔU＝U
ref
‑
U
real
，如果|ΔU|>＝U
dead
，计算无功调整量ΔQ＝ΔU/C
vq
，其中C
vq
为并网点电压无功灵敏度，U
dead
为风电场电压控制死区，开始一轮触发式控制，进入步骤7；如果|ΔU|<U
dead
还是执行步骤5；步骤7，开始一轮策略计算，首先进行一次全数据采集，计算所有风机集群感性无功和可发感性无功最大值，所有风机集群容性无功和可发容性无功最大值；计算所有SVG设备的感性无功和可发感性无功最大值，所有SVG设备的容性无功和可发容性无功最大值；初始化ΔQSVG
sum
和ΔQGen
sum
为0，其中ΔQSVG
sum
为总的SVG无功调整量，ΔQGen
sum
为总的风机集群无功调整量；当步骤6得到的ΔQ>0时，需要增加无功，此时按照SVG感性无功调节至0，风机集群感性无功调节至0，风机集群容性无功调至最大值，SVG容性无功调至最大值的规则，计算得到ΔQSVG
sum
和ΔQGen
sum
；步骤8，计算无功调节的轮次C和每轮风机集群和SVG的无功调整量；设每轮调整步长为Q
step
，M＝ΔQSVG
sum
/Q
step
，N＝ΔQGen
sum
/Q
step
，SVG剩余无功调整量为QSVG
left
＝ΔQSVG
sum
‑
M
×
Q
step
，风机集群剩余无功调整量为QGen
left
＝ΔQGen
sum
‑
N
×
Q
step
；初始化每轮风机集群总调整量ΔQGen
i
和SVG总调整量ΔQSVG
i
为0，按照SVG和风机集群交叉调节的方式，第一轮调节SVG，第二轮调节风机集群，以此类推，如果M>＝N，则完成N次交替调节后，剩余M
‑
N次都由SVG来调节，当M<N时，则完成M次交替调节后，剩余N
‑
M次都由风机集群来调节，每轮的调节量都是Q
step
，在上述计算中如果某轮次只调节风机集群则ΔQGen
i
＝Q
step
，ΔQSVG
i
＝0，如果只调节SVG则ΔQGen
i
＝0，ΔQSVG
i
＝Q
step
；如果QSVG
left
+QGen
left
<＝Q
step
，则最后一轮同时调节风机集群和SVG，SVG总调节量ΔQSVG
i
为QSVG
left
，风机集群总调节量ΔQGen
i
为QGen
left
，总的调节轮次为C＝M+N+1；步骤9，开始进行C轮次的电压调节，计算每轮次的控制周期以及风机集群和SVG的下发指令并进行指令快速下发调节。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤9包括：步骤91，根据每轮调节SVG或风机集群的情况可以计算得到此轮控制周期T
c
；步骤92，计算各无功设备的指令值，如果ΔQGen
i
为0，本轮风机集群不下发指令，否则计算风机集群的总无功指令QGen
setsum
＝QGen
sum
+ΔQGen
i
，其中QGen
setsum
为风机集群总的无功
设定值，QGen
sum
为所有参与无功调节的风机集群无功总和，ΔQGen
i
为第i轮风机集群总的无功调整量，进一步计算得到第i轮某个风机集群的无功设定值为GenSet
j
＝QGen
setsum
×
GenS
j
/GenS
sum
，其中GenSet
j
为某个风机集群的无功设定值，GenS
j
为该风机集群的装机容量，GenS
sum
为参与无功调节的风机集群装机容量总和；如果ΔQSVG
i
为0，本轮SVG不下发指令，否则计算SVG的总无功指令QSVG
setsum
＝QSVG
sum
+ΔQSVG
i
，其中QSVG
setsum
为SVG总的无功设定值，QSVG
sum
为所有参与无功调节的SVG无功总和，ΔQSVG
i
为第i轮SVG总的无功调整量，计算得到某个SVG的无功设定值为SVGSet
j
＝QSVG
setsum
×
SVGS
j
/SVGS
sum
，其中SVGSet
j
为某个SVG的无功设定值，SVGS
j
为该SVG设备的容量，SVGS
sum
为参与无功调节的SVG设备容量总和；步骤93，在一个T
c
控制周期内，以Tg为周期进行全数据采集，对于下发指令的无功设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘京波，吴林林，李琰，张扬帆，吴宇辉，龚超，李蕴红，巩宇，李永坤，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：