一种基于电力网络模型的风电场自动电压控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电力网络模型的风电场自动电压控制方法，包括以下步骤：步骤1，读取原始数据，建立风电场电力网络数学模型；步骤2，读取风电场实时运行工况和电网调度下发的电压目标值；步骤3，在前两步骤基础上进行潮流计算获得初始潮流分布；步骤4，根据灵敏度排序策略分配并下发风力发电机的无功功率参考值；步骤5，根据顺序分配策略分配并下发动态无功补偿装置的无功功率参考值；步骤6，根据逐级调整策略确定并下发有载调压变压器的分接头档位参考值。本发明专利技术所述的一种基于电力网络模型的风电场自动电压控制方法实现了对风电场风力发电机无功功率、动态无功补偿装置无功功率和有载调压变压器分接头的统一协调控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风カ发电并网
，特别是一种应用于风电场的基于电カ网络模型的自动电压控制方法。
技术介绍
风カ发电近年来在国家的大力扶持下获得了巨大的发展，随着风电并网容量的不断増加，由于风能的随机性、间歇性特点以及风机的运行特性，对电网电压稳定性的影响也越来越显著，尤其在大規模风电接入薄弱的末端电网时电压稳定问题更为突出。为解决风电大量入网引起的无功电压问题，部分投运的风电场根据电网调度要求配置了一定容量的 动态无功补偿装置(SVC/SVG)，但由于目前风カ发电机和动态无功补偿装置(SVC/SVG)均独立运行，按各自的控制目标和策略进行控制，各自为战，调节效果非常不好，满足不了电网对风电并网点电压波动范围的要求，也会由于无功分布的不合理导致有功损耗的増加。因此在风电场建设自动电压控制系统，对风カ发电机、动态无功补偿装置(SVC/SVG)、有载调压变压器进行统ー协调控制，实现风电场并网点电压和无功功率的自动调控，合理协调和优化风电场无功分布，对保证电网安全稳定运行、提高电压质量、減少有功损耗和提高风电场经济效益具有重要意义。目前国内针对风电场无功电压控制算法的研究主要集中于将常规电厂常用的等功率因数、等调节裕度算法应用到风电场，如中国专利《变速恒频风电机组风电场的电压无功快速控制方法》(专利申请号为200810023250. I)中对风机无功功率分配采用的就是等调节裕度算法。但是，风电场与常规电厂不同，一般安装数百台风机并且分布在数平方公里的广_地理范围内。整个风电场相关的电カー次设备构成了一个复杂的福射状(树状)电カ传输网络，与常规电厂相比无功电压分布情况复杂的多，尤其是在风电场内部采用电缆连接的情况下。因此常规电厂常用的等调节裕度、等功率因数等自动电压控制算法应用于风电场并不合适，有必要针对风电场特点采用特殊的优化控制算法协调和优化风电场无功电压的分布。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供ー种基于电カ网络模型的风电场自动电压控制方法，用于实现对风电场风カ发电机无功功率、动态无功补偿装置无功功率和有载调压变压器分接头的统一协调控制。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下ー种基于电カ网络模型的风电场自动电压控制方法，包括以下步骤步骤1，读取原始数据，建立风电场电カ网络数学模型。步骤2，读取风电场实时运行エ况和电网调度下发的电压目标值。步骤3，以风电场实时运行エ况和电网调度下发的电压目标值为初始条件，使用风电场电カ网络数学模型进行潮流计算获得初始潮流分布，确定剩余需要补偿的容量。这里，得出在满足给定电压目标值情况下风电场的初始潮流分布，以确定是否需要进行无功补偿，如果不需要补偿则返回步骤2，否则确定剰余需要补偿的容量。步骤4，根据剩余需要补偿的容量和每台风力发电机的实时无功功率可调容量，按照灵敏度排序策略分配井下发风カ发电机的无功功率參考值。如果风カ发电机己能充分补偿则返回步骤2，否则确定剰余需要补偿的容量。步骤5，计算剩余需要补偿的容量和每台动态无功补偿装置的无功功率可调容量，按照顺序分配策略分配并下发动态无功补偿装置的无功功率參考值。如果动态无功补偿装置己能充分补偿则返回步骤2，否则确定剰余需要补偿的容量。步骤6，计算剩余需要补偿的容量，根据每台有载调压变压器的当前分接头档位和档位范围，按照逐级调整策略确定并下发有载调压变压器的分接头档位參考值。在此步骤后无论是否已充分补偿，均返回步骤2。 在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进ー步，所述步骤I中建立的风电场电カ网络数学模型是潮流方程i = Yi式中i为节点电流列向量，γ为节点导纳矩阵， 为节点电压列向量。上式也即是~；-= λ Α ,,i = hn Ui J=1式中，Pi为节点i的注入有功功率，Qi为节点i的注入无功功率，！}i为节点i电压向量的共轭，Yu为节点i和节点j的互导纳即节点导纳矩阵f第i行第j列元素，ち为节点j的电压向量。可知，建立上述模型需要读入的原始数据包括并网线路、主变、汇流线路、箱变、风カ发电机、动态无功补偿装置等元件在内的电气參数、元件之间的连接关系以及风カ发电机、动态无功补偿装置和变压器分接头的调节特性參数。进ー步，所述步骤2读取的风电场实时运行エ况包括风电场并网点的实时有功功率、无功功率和电压，还包括风カ发电机的并网状态、输出的实时有功功率和无功功率，还包括动态无功补偿装置的投入状态、输出的实时无功功率。进ー步，所述步骤3中的潮流计算的初始条件包括初始条件A，取风电场并网点电压为给定的电压目标值；初始条件B，风カ发电机支路根据并网状态决定是否接入，其注入功率取为风カ发电机实时有功功率和无功功率；初始条件C，动态无功补偿装置支路根据投入状态决定是否接入，其注入功率取为动态无功补偿装置实时有功功率和无功功率。进ー步，所述步骤3的潮流计算采用前推回代算法。前推回代法具有方法简单，计算速度快的优点，是较为普遍使用的辐射型网络潮流算法。进ー步，所述步骤4的具体步骤为步骤41，使用PQ分解法计算风力发电机对并网点电压的灵敏度；步骤42，计算每台风カ发电机的实时无功功率可调容量，采用的计算式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电力网络模型的风电场自动电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，读取原始数据，建立风电场电力网络数学模型；步骤2，读取风电场实时运行工况和电网调度下发的电压目标值；步骤3，以风电场实时运行工况和电网调度下发的电压目标值为初始条件，使用风电场电力网络数学模型进行潮流计算获得初始潮流分布，确定剩余需要补偿的容量；步骤4，根据剩余需要补偿的容量和每台风力发电机的实时无功功率可调容量，按照灵敏度排序策略分配并下发风力发电机的无功功率参考值；步骤5，计算剩余需要补偿的容量和每台动态无功补偿装置的无功功率可调容量，按照顺序分配策略分配并下发动态无功补偿装置的无功功率参考值；步骤6，计算剩余需要补偿的容量，根据每台有载调压变压器的当前分接头档位和档位范围，按照逐级调整策略确定并下发有载调压变压器的分接头档位参考值。

【技术特征摘要】
1.ー种基于电カ网络模型的风电场自动电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，读取原始数据，建立风电场电カ网络数学模型； 步骤2，读取风电场实时运行エ况和电网调度下发的电压目标值； 步骤3，以风电场实时运行エ况和电网调度下发的电压目标值为初始条件，使用风电场电カ网络数学模型进行潮流计算获得初始潮流分布，确定剩余需要补偿的容量； 步骤4，根据剩余需要补偿的容量和每台风力发电机的实时无功功率可调容量，按照灵敏度排序策略分配井下发风カ发电机的无功功率參考值； 步骤5，计算剩余需要补偿的容量和每台动态无功补偿装置的无功功率可调容量，按照顺序分配策略分配并下发动态无功补偿装置的无功功率參考值； 步骤6，计算剩余需要补偿的容量，根据每台有载调压变压器的当前分接头档位和档位范围，按照逐级调整策略确定并下发有载调压变压器的分接头档位參考值。2.根据权利要求I所述的风电场自动电压控制方法，其特征在干，所述步骤I中建立的风电场电カ网络数学模型是潮流方程i = \i 式中，i为节点电流列向量， 为节点导纳矩阵， 为节点电压列向量。3.根据权利要求I所述的风电场自动电压控制方法，其特征在于，所述步骤2中读取的风电场实时运行エ况包括风电场并网点的实时有功功率、无功功率和电压，还包括风カ发电机的并网状态、输出的实时有功功率和无功功率，还包括动态无功补偿装置的投入状态、输出的实时无功功率。4.根据权利要求I所述的风电场自动电压控制方法，其特征在于，所述步骤3中的潮流计算的初始条件包括 初始条件Α，取风电场并网点电压为给定的电压目标值； 初始条件B，风カ发电机支路根据并网状态决定是否接入，其注入功率取为风カ发电机实时有功功率和无功功率； 初始条件C，动态无功补偿装置支路根据投入状态决定是否接入，其注入功率取为动态无功补偿装置实时有功功率和无功功率。5.根据权利要求I所述的风电场自动电压控制方法，其特征在于，所述步骤3的...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯佑华，朱长胜，蒿峰，贺旭伟，赵广弟，
申请(专利权)人：北京中科伏瑞电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：