一种风火协同的自动电压控制方法技术

本发明专利技术涉及一种风火协同的自动电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。该方法通过在二级电压控制中对风电汇集区、火电区域的计算模型进行协调计算，在不同的情况下分别修正二级电压控制模型(CSVC)求解分区内风电控制或电厂控制，实现风电场区域与相邻的火电区域的风火协调电压控制的目标；该方法可以避免风电汇集区域电压跌落造成多风场连锁脱网；提高了电网电压稳定性和电压质量。

Automatic voltage control method of fire coordination

The present invention relates to an automatic voltage control method of a wind synergy, which belongs to the technical field of electric power automatic voltage control system. By means of the method of coordination calculation in the calculation model of two level voltage collection area, power area of wind power control, in different situations were modified two level voltage control model (CSVC) to solve the partition control or power plant control of wind power, the power region and adjacent wind farm wind coordinated voltage control target; the method can avoid the voltage drop caused by the regional wind power collection chain off network multi wind field; improve the voltage stability and power quality.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统自动电压控制
，特别涉及一种风火协同的自动电压控制方法。
技术介绍
自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用电网实时运行数据，从电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。AVC系统以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环地进行电压的实时优化控制，实现了无功电压协调控制方案的在线生成、实时下发、闭环自动控制等一整套分析、决策、控制，以及再分析，再决策、再控制的无功电压实时追踪控制问题，能够有效地克服传统的电网无功电压控制手段存在的不足，提高电网安全稳定经济运行的水平。近年来，受全球气候变暖及能源危机的影响，清洁能源的重要性日益凸显，其中风力发电由于其巨大的开发潜力以及相对成熟的开发技术，受到世界各国的广泛关注，并以一种前所未有的速度迅猛发展起来；目前我国对风电资源采取的是大规模集中式的开发模式，由于风力发电固有的间歇性特点，大规模风电并网给电网运行调度带来了极大的挑战。又因为风电并网区域往往缺乏本地负荷，风力发出的电能需要经过高电压等级，长输电线路，送至远方的负荷中心，而这些风电输送通道往往缺乏常规水火电厂进行有功、无功的支撑，系统短路容量较小，这都导致风电出力的变化会引发较大的电压波动。目前我国的风电都是几个110kV站和220kV站通过一个220kV变电站接入到电网中；此220kV变电站称为汇集站，汇集站及下面带的110kV风场、220kV风场称为一个风电汇集区域。2011年在我国西北、华北等大规模风电并网区域，发生了多起大规模风机连锁脱网事故。调查显示，此类事故具有相似的发展过程。首先，由某处突发短路故障导致瞬时电压跌落，继而引起电气联系紧密的特定风场中的风机在短时间内部分或全部脱网。之后风场内馈线及风场间输电线传输功率减轻，线路充电电容以及风场升压站、区域汇集站内投入的并联电容发出的无功相对线路吸收无功过剩。由于本区域短路容量小，过剩无功导致系统电压大幅抬升，最终造成其他邻近风场内风机过电压保护动作。该过程促使系统过剩无功进一步增加，使发生风机脱网事故区域的面积继续扩大。根据研究表明风场内多类型无功设备、多风场与汇集电网之间的不协调是诱发事故后后续连锁脱网蔓延的重要原因之一。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。该方法采用基于“软分区”的三级自动电压控制架构，实现大电网的自动电压控制。其中：三级控制为全局无功优化计算，充分考虑各种可调节的无功手段，通过最优潮流计算给出全网协调的母线电压优化控制目标；二级控制为分区解耦的控制策略计算：将电网自动划分为解耦的各个区域，每个区域内选择若干中枢母线，对每个分区分别计算分区内各种无功资源的控制策略，以追随三级控制给出的区内的中枢母线优化目标；一级控制为厂站端的就地控制，执行AVC主站给出的电压或无功控制指令。目前在省调AVC系统中，二级电压控制以分区为对象，周期计算每个分区中的电厂控制策略。郭庆来，孙宏斌，张伯明在《协调二级电压控制的研究》(电力系统自动化，2005年12月，V29N23，pp.19-24)中提出了一种协调二级电压控制(CSVC)模型，该模型在优先考虑中枢母线电压偏差最小的前提下，利用多余的控制自由度保证本区域发电机运行在无功裕度更大、出力更均衡的状态。该模型所涉及到的各个变量的具体物理含义可以从图1所示的二次规划计算电厂模型中直观看出。其中，Qg表示控制发电机当前无功出力，Vg表示控制发电机机端母线当前电压，Vp表示中枢母线当前电压，VH表示发电机高压侧母线的当前电压，Cg为中枢母线无功电压灵敏度矩阵和Cvg为高压侧母线无功电压灵敏度矩阵，满足：ΔVp＝CgΔQg (1.1)ΔVH＝CvgΔQg (1.2)其中，ΔQg为发电机的无功调节量，ΔVp为机组对中枢母线的电压调整量，ΔVH为机组对电厂高压侧母线的电压调整量。分区中的中枢母线一般为预先人工选择指定。该模型采用了二次规划模型来计算电厂的控制，二次规划模型的目标函数如下： m i n ΔQ g { W p | | a · ( V p - V p r e f ) + C g ΔQ g | | 2 + W q | | Θ g | | 2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种的风火协同的自动电压控制方法，其特征在于，该方法通过在二级电压控制中对风电汇集区、火电区域的计算模型进行协调计算，在不同的情况下分别修正二级电压控制模型CSVC求解分区内风电控制或电厂控制，实现风电场区域与相邻的火电区域的风火协调电压控制的目标；该方法预先设定控制周期T，具体包括如下步骤：1)在每个控制周期T来临时，对每个风电汇集区域的二级电压控制分区获取中枢母线优化电压，并判断每个控制分区的风电电压调节能力，得到电压调节能力不足的风电区域中枢母线集合；2)对每个常规的火电二级控制分区k，在步骤1)得到的电压调节能力不足的风电区域中枢母线集合中，通过灵敏度计算选出风火协调控制母线加入到该二级控制分区k中；3)对每个常规的火电二级控制分区k，通过构建该分区协调的二级电压控制模型CSVC求解分区内的电厂控制目标，以实现与邻近的风电汇集区域的协调控制目标；4)在下一个控制周期T到来时，转步骤1)，开始新一轮控制的计算。

【技术特征摘要】
1.一种的风火协同的自动电压控制方法，其特征在于，该方法通过在二级电压控制中对风电汇集区、火电区域的计算模型进行协调计算，在不同的情况下分别修正二级电压控制模型CSVC求解分区内风电控制或电厂控制，实现风电场区域与相邻的火电区域的风火协调电压控制的目标；该方法预先设定控制周期T，具体包括如下步骤：1)在每个控制周期T来临时，对每个风电汇集区域的二级电压控制分区获取中枢母线优化电压，并判断每个控制分区的风电电压调节能力，得到电压调节能力不足的风电区域中枢母线集合；2)对每个常规的火电二级控制分区k，在步骤1)得到的电压调节能力不足的风电区域中枢母线集合中，通过灵敏度计算选出风火协调控制母线加入到该二级控制分区k中；3)对每个常规的火电二级控制分区k，通过构建该分区协调的二级电压控制模型CSVC求解分区内的电厂控制目标，以实现与邻近的风电汇集区域的协调控制目标；4)在下一个控制周期T到来时，转步骤1)，开始新一轮控制的计算。2.如权利要求1所述的风火协同的自动电压控制方法，其特征在于，所述的步骤1)具体包括：1-1)获取通过三级电压控制全局无功优化计算给出的当前风电汇集区中枢母线的电压调节需求量，即：其中：为全局优化计算电压，为电压实际值，为电压调节需求量；1-2)计算风电汇集区的中枢母线总的电压调节量，对汇集区内各风电场执行如下计算：1-2-1)实时接收风场i上送的可增无功和可减无功并根据风场对中枢母线的无功电压灵敏度，计算该风场对中枢母线的电压增减调节量，即可增电压和可减电压：其中为风电汇集区域中各风场i的可增无功和可减无功，为i风场对 汇集区中枢母线的电压灵敏度，为汇集区中各风场对汇集区中枢母线的可增电压和可减电压；1-2-2)将该风场i对中枢母线的调节能力累计到风电汇集区的总的中枢母线电压调节能力中，计算出风电汇集区的中枢母线总的电压调节量，即总的可增电压和可减电压：其中，为汇集区中各风场对汇集区中枢母线总的可增电压和可减电压；1-2-3)对风电汇集区中的下一个风场，依次执行上述步骤；1-3)判断风电汇集区的风电电压调节能力，具体包括如下步骤：1-3-1)如果则判断下列公式是否成立：其中，Rp为场站协调控制门槛值；为中枢母线电压调节的门槛值；若上式成立，则判定汇集区域内风电电压调节能力不足；1-3-2)如果则判断下列公式是否成立：若上式成立，则判定汇集区域内风电电压调节能力不足；1-4)如果步骤1-3)中判定当前风电汇集区域的风电电压调节能力不足，则将该风电汇集区域中枢母线加入到集合BC中，其中表示一条风电电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：石新聪，汤磊，张军六，张建伟，朱燕芳，李远，杨超颖，王鹏，刘永锋，李柱华，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司，北京清大高科系统控制有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11