一种基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法技术

本发明专利技术提供一种基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法，以解决自动电压控制系统的电压优化控制在风电并网下效果不佳的问题。其具体步骤为：首先，采集电网运行参数、各风电场风机基础参数和风电场的有功出力数据；其次，通过以上参数求取电压影响因子、风机的功率转换系数和风电场有功概率分布方程，进而可用于求取电压越限概率；最后，基于电压越限概率建立无功优化模型，采用遗传算法求解模型，得到无功设备的控制指令。本发明专利技术提出了基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法，用该方法代替当前自动电压控制系统的无功优化方法，能使自动电压控制系统的电压优化控制在风电并网下有效地控制电网中的无功设备，保证电网安全、经济运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统的无功运行方法，特别涉及一种包含风电场的电网无功运行方法。
技术介绍
随着风电场接入数量和容量的增加，风电功率的随机性和间歇性将对系统电压带来更为快速的波动，基于定时无功优化计算的自动电压控制系统将受到很大的影响而频繁操作，往往达不到其预期的降损和保证电压质量的效果。具体来说，地区电网自动电压控制系统的控制策略通常由随时启动的就地校正策 略和定期(比如每隔15-30分钟)启动的区域无功优化控制策略组成。后者通常是针对电网的当前时间断面进行计算和控制的，引导全天的电压控制实现节能降损的趋优控制，期间发生的局部电压越限则由就地校正策略局部去调整。如果这个周期内电压波动程度较小，则自动电压控制系统可以兼顾全天节能降损、保证电压合格和避免设备频繁操作的经济性和安全性需要。然而，风电功率的波动性比负荷波动性更复杂、更剧烈、更频繁。由于无功优化追求降损的结果经常导致部分节点电压趋近于电压上限运行，受风电出力快速频繁波动的影响，这些节点的电压将会频繁地波动并不时地越限，造成电压调控设备的频繁操作而影响其运行寿命、增加系统运行风险。本专利技术把风电场功率的概率分布方程转化为电压越限概率引入到含风电场的电网无功优化中，从而提高了自动电压控制系统无功优化的有效性，使无功优化能够在包含风电场的电网中发挥降损和保证电压质量的效果，使电网能够接纳更多的清洁的风能发电。
技术实现思路
为了解决风电场并网下传统无功优化不能起到预期的降损和保证电压质量的问题，使电网能够接纳更多的风能发电，本专利技术提出了基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法。，包括以下步骤(I)采集电网运行参数、各风电场的风机基础参数和风电场长时间段的有功出力数据；电网运行参数包括电网拓扑、线路参数、变电站参数、负荷参数、发电机参数、节点电压允许运行范围、无功补偿设备参数、节点编号集合N和风电场编号集合W ;电网拓扑指的是电网中线路与线路、线路与变压器的连接方式，每一条线路的线路参数包括线路单位电阻r。、线路单位电抗^。、线路单位电纳X。。和线路长度L ;变电站参数包括变压器个数nT，每个变压器的等效电阻巧、等效电抗xT、变压器的等效变比kT、变比上限k_和变比下限kmin ;每个节点的负荷参数包括有功负荷Pi^n和无功负荷Qm ;发电机参数包括作为PV节点(有功出力和并网母线电压可控的节点)的传统电厂的有功功率和电压、作为PQ节点(有功出力和无功出力可控的节点)的传统电厂的有功功率和无功功率以及作为V 0节点(电压和相角可控的节点)的传统电厂的电压和相角；节点电压允许范围包括节点电压允许上限Vmax和节点电压允许下限Vmin;无功补偿设备参数包括每个节点的电容器组数nc和每组容量nc。、每个节点的电抗器组数％和每组容量％。；每一个风电场风机的基础参数包括风机的额定功率Pn、切入风速Vin、切出风速Vrat、额定风速vN和扫风面积A ；(2)通过电网运行参数计算电网潮流，求出电压影响因子，即局部电压影响因子Kij和全局电压影响因子Ki ;通过风机的基础参数计算风机的功率转换系数Cp。通过风电场的有功出力数据和最小二乘法拟合求取风电场有功概率分布方程的尺寸参数c和形状参数k ;电压影响因子Ku和Ki,风机的功率转换系数Cp和有功概率分布方程可用于计算节点电压越限概率；(3)以网损和节点电压越限概率最大值的加权和为目标函数，以潮流方程、节点电压运行范围，无功电源无功出力范围，无功补偿设备的无功出力和变压器的调档范围约束为约束条件搭建基于电压越限概率的含风电场无功优化模型； (4)采用遗传算法求解基于电压越限概率的含风电场电网无功优化模型，自动电压控制系统根据基于电压越限概率的含风电场电网无功优化模型的求解结果发出无功设备的控制指令，控制无功设备的动作。上述的基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法中，所述潮流计算是根据给定的电网拓扑、线路参数、变电站参数和发电机参数、负荷参数，通过数学计算确定电网各节点的有功、无功、电压和相角的计算。潮流计算是电力系统分析最基本的计算。上述的基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法中，所述电压影响因子指的是风电场对某一电网节点电压的影响程度。电压影响因子分两种即局部电压影响因子Kij和全局电压影响因子K;。两者的关系为Ki = nw /⑴ I^r Kij局部电压影响因子Ku为风电场j单独作用下，引起每单位节点i电压变化量所需的风电场j的有功功率变化量。对每一个风电场进行两次潮流计算，两次潮流计算的电网运行参数保持不变，第一次计算风电场零发，第二次计算风电场满发且以给定滞后恒定功率因数小运行，则局部电压影响因子Ku的计算方法为(2)rjUax式中，PjN为风电场j的装机容量;A Vmax为节点i两次潮流计算的电压变化量。全局电压影响因子Ki指的是在所有风电场同时影响下，引起每单位节点i电压变化量所需的所有风电场的总有功功率变化量。上述的基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法中，其特征在于所述功率转换系数Cp指的是风机电磁功率与风轮机械功率的比值。可由下式估算得到。Cp(3)P PAVy上述的基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法中，所述风电场有功概率分布方程指的是风电场有功出力的概率表达式，其表达式为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法，其特征在于包括以下步骤 (1)采集电网运行參数、各风电场的风机基础參数和风电场长时间段的有功出力数据；电网运行參数包括电网拓扑、线路參数、变电站參数、负荷參数、发电机參数、节点电压允许运行范围、无功补偿设备參数、节点编号集合N和风电场编号集合W ;电网拓扑指的是电网中线路与线路、线路与变压器的连接方式，每一条线路的线路參数包括线路单位电阻r。、线路单位电抗^。、线路单位电纳X。。和线路长度L ;变电站參数包括变压器个数ητ，每个变压器的等效电阻rT、等效电抗χτ、变压器的等效变比kT、变比上限kmax和变比下限kmin ；姆个节点的负荷參数包括有功负荷Pm和无功负荷Qm ;发电机參数包括作为PV节点的传统电厂的有功功率和电压、作为PQ节点的传统电厂的有功功率和无功功率以及作为V Θ节点的传统电厂的电压和相角；节点电压允许范围包括节点电压允许上限Vmax和节点电压允许下限Vmin ;无功补偿设备參数包括每个节点的电容器组数nc和每组容量nc。、每个节点的电抗器组数％和每组容量％。；每一个风电场风机的基础參数包括风机的额定功率Pn、切入风速Vin、切出风速ν—、额定风速Vn和扫风面积A ; (2)通过电网运行參数计算电网潮流，求出电压影响因子，即局部电压影响因子Ku和全局电压影响因子Ki ;通过风机的基础參数计算风机的功率转换系数Cp ;通过风电场的有功出力数据和最小二乗法拟合获得风电场有功概率分布方程的尺寸參数c和形状參数k ；局部电压影响因子Ku和全局电压影响因子Ki.风机的功率转换系数Cp和有功概率分布方程用于计算节点电压越限概率； (3)以网损和节点电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇军，王孟邻，黄毅，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：