基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法和系统。所述方法用于通过对所述风机接入系统母线进行考核，当考核结果不满足预设要求时，对所述风电场发出控制指令对所述风电场进行调节。本发明专利技术在无功源配置相同的条件下，协调控制策略较传统的风电场单独控制策略在稳定电压和降低网损方面都具有很大的优越性。特别是在无穷大电网的母线电压较低和风电出力较大的情况下，兼顾电网安全性和经济性的电压、网损综合控制策略效果更好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及风力发电
，具体涉及到一种基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法和系统。

技术介绍

[0002]风电大规模接入极大缓解了经济发展与一次能源供给不足之间的矛盾。然而，在大量分布式风电等清洁能源接入背景下，往往导致系统出现严重的(高/低)电压问题，加之分布式风电场的风机出力的波动性和不确定性，实际的电压控制愈加复杂和困难。同时风电场的大量风机接入电网后，改变了原有的电网潮流分布，对无功补偿容量的配置以及电压稳定性产生明显影响，局部电网无功电压问题将更加凸显。
[0003]现有技术中，文献1：考虑直流输电的电力系统无功备用优化，马雷鹏等，电力系统保护与控制，第45卷第498期，第152
‑
157页，主要研究了双馈风机的低压穿越能力对防止电力系统电压崩溃的有有效性；文献2：计及风电功率波动影响的风电场集群无功电压协调控制策略，杨硕等，中国电机工程学报,2014,34(28)，第4761
‑
4769页，主要建立了无功控制模型，并且考虑了动态设备无功裕度指标和离散设备的经济指标。然而，上述的现有技术借助外部设备对风电接入点电压进行控制，仅考虑风电场单个风机的无功平衡，未考虑风电场多个分布式风机的电压综合控制需求。
[0004]如何克服上述现有技术方案的不足，实现风电场电压无功分布式协调控制策略，成为本
亟待解决的课题。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法和系统，具体采用如下技术方案：
[0006]一种基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法，所述风电场包括多台分布式风机,每一台所述分布式风机分别通过风机接入系统母线连接到分布式风机汇入系统母线；所述分布式风机汇入系统母线连接无穷大电网母线；所述每一台所述分布式风机分别设置无功调节装置；
[0007]所述方法用于通过对所述风机接入系统母线进行考核，当考核结果不满足预设要求时，对所述风电场发出控制指令对所述风电场进行调节；
[0008]所述方法具体包括如下步骤：
[0009]S1.以所述分布式风机汇入系统母线为电压中枢点，以电压偏差最小以及网损最小为目标，确定所述风电场的所述多台分布式风机的无功输出协调控制策略；
[0010]S2.按照所述控制调节策略，控制各个所述分布式风机的所述无功调节装置动作。
[0011]进一步，所述多台分布式风机包括多台笼型异步风力发电机和/或多台双馈异步风力发电机。
[0012]进一步，所述以所述分布式风机汇入系统母线(B2)为电压中枢点，以电压偏差最
小以及网损最小为目标，确定所述风电场的所述多台分布式风机的无功输出协调控制策略，包括建立风电场电压无功分布式协调控制的数学模型，具体包括：
[0013]S11.优化目标函数；
[0014]S12.建立约束条件；
[0015]S13.获得协调控制策略。
[0016]进一步，所述S11.优化目标函数，具体包括：
[0017]S111.以所述分布式风机汇入系统母线(B2)为电压中枢点，引入中枢点电压偏差指标如下：
[0018]f1＝(V2‑
1)2ꢀꢀ
(1)
[0019]式中，V2为汇入系统母线B2的电压标幺值。
[0020]S112.为保证各所述分布式风机的所述风机接入系统母线(B3、B4
……
Bm
‑
1、Bm)的电压水平满足预设的考核要求，引入风机接入系统母线电压水平指标如下：
[0021][0022]式中：V
k
为汇入系统母线B
K
的电压标幺值。
[0023]进一步，所述S12.建立约束条件，具体包括：
[0024]S121.建立潮流约束方程；
[0025]S122.建立控制变量约束；
[0026]S123.建立安全约束条件。
[0027]进一步，所述S13.获得协调控制策略，具体包括：
[0028]S131.综合上述式(1)和式(2)，得到电压偏差最小控制策略如下：
[0029]min F1＝α1f1+α2f2ꢀꢀ
(3)
[0030]式中：α1，α2分别为f1，f2在目标函数中的权重；f1，f2为式(1)、式(2)中风机汇入系统母线电压偏差；
[0031]式中：α1，α2分别为f1，f2在目标函数中的权重；
[0032]S132.考虑地区电网运行经济性，得到网损最小控制策略如下：
[0033]min F2＝P1ꢀꢀ
(4)
[0034]式中：P1为网损；
[0035]S133.综合考虑电压的安全性和网损的经济性，得到电压网损综合控制策略如下式：
[0036]min F3＝α1f1+α2f2+α3F2ꢀꢀ
(5)
[0037]式中：α1，α2分别为f1，f2在目标函数中的权重；f1，f2为式(1)、式(2)中风机汇入系统母线电压偏差；α3为F2在目标函数中的权重；F2为式(4)中网损最小的目标函数
[0038]进一步，所述潮流约束方程具体为：
[0039][0040]式中：P
i
、Q
i
为节点i的有功功率、无功功率；V
i
、V
j
为节点i、j的电压；G
ij
、B
ij
表示导
纳的实部和虚部。
[0041]所述控制变量约束具体包括；
[0042]所述分布式风机为双馈异步风力发电机时，无功发生范围约束为：
[0043][0044]式中：P
g
，Q
g
分别为双馈机的有功、无功；Q
g min
，Q
g max
分别为无功出力的上限和下限，Q
g min
＝
‑
tan(arccosλ)P
g
，Q
g max
＝tan(arccosλ)P
g
；λ为功率因数极限；
[0045]所述分布式风机为笼型异步风力发电机时，无功补偿容量约束为：
[0046]Q
f min
≤Q
f
≤Q
f max
ꢀꢀꢀ
(8)
[0047]式中：Q
f min
，Q
f
，Q
f max
分别为笼型机的可补偿的无功下限、实际无功出力、无功上限，其无功补偿的上下限由并联的电容器和无功补偿装置SVC共同决定；
[0048]有载调压变压器OTLC分接头调节范围约束为：
[0049]t
min
≤t≤t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法，其特征在于：所述风电场包括多台分布式风机,每一台所述分布式风机分别通过风机接入系统母线(B3、B4
……
Bm
‑
1、Bm)连接到分布式风机汇入系统母线(B2)；所述分布式风机汇入系统母线(B2)连接无穷大电网母线(B1)；所述每一台所述分布式风机分别设置无功调节装置；所述方法用于通过对所述风机接入系统母线(B3、B4
……
Bm
‑
1、Bm)进行考核，当考核结果不满足预设要求时，对所述风电场发出控制指令对所述风电场进行调节；所述方法具体包括如下步骤：S1.以所述分布式风机汇入系统母线(B2)为电压中枢点，以电压偏差最小以及网损最小为目标，确定所述风电场的所述多台分布式风机的无功输出协调控制策略；S2.按照所述控制调节策略，控制各个所述分布式风机的所述无功调节装置动作。2.根据权利要求1所述的基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法，其特征在于，所述多台分布式风机包括多台笼型异步风力发电机和/或多台双馈异步风力发电机。3.根据权利要求2所述的基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法，其特征在于，所述以所述分布式风机汇入系统母线(B2)为电压中枢点，以电压偏差最小以及网损最小为目标，确定所述风电场的所述多台分布式风机的无功输出协调控制策略，包括建立风电场电压无功分布式协调控制的数学模型，具体包括：S11.优化目标函数；S12.建立约束条件；S13.获得协调控制策略。4.根据权利要求3所述的基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法，其特征在于，所述S11.优化目标函数，具体包括：S111.以所述分布式风机汇入系统母线(B2)为电压中枢点，引入中枢点电压偏差指标如下：f1＝(V2‑
1)2ꢀꢀ
(1)式中：V2为汇入系统母线B2的电压标幺值；S112.为保证各所述分布式风机的所述风机接入系统母线(B3、B4
……
Bm
‑
1、Bm)的电压水平满足预设的考核要求，引入风机接入系统母线电压水平指标如下：式中：V
k
为汇入系统母线B
K
的电压标幺值。5.根据权利要求3所述的基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法，其特征在于，所述S12.建立约束条件，具体包括：S121.建立潮流约束方程；S122.建立控制变量约束；S123.建立安全约束条件。6.根据权利要求3所述的基于最优潮流的风电场电压无功分布式协调控制方法，其特征在于，所述S13.获得协调控制策略，具体包括：S131.综合上述式(1)和式(2)，得到电压偏差最小控制策略如下：
min F1＝α1f1+α2f2ꢀꢀ
(3)式中：α1，α2分别为f1，f2在目标函数中的权重；f1，f2为式(1)、式(2)中风机汇入系统母线电压偏差；S132.考虑地区电网运行经济性，得到网损最小控制策略如下：min F2＝P1ꢀꢀ
(4)式中：P1为网损；S133.综合考虑电压的安全性和网损的经济性，得到电压网损综合控制策略如下式：min F3＝α1f1+α2f2+α3F2ꢀꢀ
(5)式中：α1，α2分别为f1，f2在目标函数中的权重；f1，f2为式(1)、式(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆伏，王森，陈兆圣，屠劲林，陈卓，陈志文，徐峰，白志深，蒋成文，袁志国，胡鹏飞，
申请(专利权)人：北京华能新锐控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：