一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法及系统。计算风电场子站总的无功输出能力；根据上一级电网主站下发的电压目标指令、风电场子站当前电压和各无功调节设备对风电场母线电压的灵敏度，计算需要风电场子站提供的无功整定目标值；判断风电场子站总的无功输出能力是否能够满足无功整定目标值；响应于风电场子站总的无功输出能力能够满足无功整定目标值，根据站内各无功调节设备的无功输出能力，对站内各无功调节设备无功功率输出进行具体分配。本发明专利技术既可以满足本场站快速平抑波动需求，又可以基于上级电网对本子站并网点电压要求，实现对全网电压无功的整体协调。调。调。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统运行与控制
，尤其涉及一种风电场子站内多种无功资源的无功电压协调控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新型电力系统的开展，以新能源在电网能源中的比例快速发展，风电场作为新能源中重要组成部分，其无功电压控制是电网调控电压保障电网安全运行的重要手段，另外风电场其固有的随机波动性给电网的调控带来极大的挑战，如何保障风电场电压安全且充分挖掘风电场无功调控能力是电力系统电压控制领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法及系统，其充分考虑了风电场自身的动态无功需求及不同无功源无功电压控制特性，协调风电场内风电机组、静止无功发生器、并列电容器等多种无功资源，从而提高电网电压质量，提升经济运行效益。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一方面，一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法，包括：
[0006]分别计算风电场子站内各无功调节设备的无功输出能力，根据各无功调节设备的无功输出能力计算风电场子站总的无功输出能力；
[0007]根据上一级电网主站下发的电压目标指令、风电场子站当前电压，以及各无功调节设备对风电场母线电压的灵敏度，计算需要风电场子站提供的无功整定目标值；
[0008]判断风电场子站总的无功输出能力是否能够满足无功整定目标值；
[0009]响应于风电场子站总的无功输出能力能够满足无功整定目标值，根据站内各无功调节设备的无功输出能力，对站内各无功调节设备无功功率输出进行具体分配。
[0010]进一步地，所述无功调节设备包括风电机组、静止无功发生器和并联电容器组。
[0011]进一步地，所述风电机组采用双馈风机，所述风电机组的无功输出能力根据以下方法计算：
[0012]根据下式计算双馈风机定子无功功率输出的最大值Q
smax
和最小值Q
smin
：
[0013][0014][0015]式中，P
s
为定子侧的有功功率，U
s
为定子电压，X
m
，X
s
分别为激励电抗和定子自抗，I
rmax
为转子侧变换器的电流最大值；
[0016]根据下式计算网侧变换器从电网输入的无功功率最大值Q
cmax
和最小值Q
cmin
：
[0017][0018][0019]式中，P
c
为网侧变换器的有功功率，P
cmax
为最大有功功率；
[0020]根据下式计算风电机组的无功输出能力上下限Q
emax
和Q
emin
，
[0021]Q
emax
＝Q
smax
‑
Q
cmin
[0022]Q
emin
＝Q
smin
‑
Q
cmax
。
[0023]进一步地，所述静止无功发生器的无功输出能力根据以下方法计算：
[0024]根据下式计算静止无功发生器的无功输出能力Q
SVG
：
[0025][0026]式中，U
L
为静止无功发生器与电力系统接入处的连接变压器发生器侧电压，U
S
为电网接入侧电压，X为连接变压器发生器侧与电网接入侧之间的连接电抗；
[0027]根据历史电压扰动评估当前时段的电压随机扰动影响需要保留的静止无功发生器无功上、下备用：
[0028][0029]式中：分别静止无功发生器无功上备用和无功下备用；为第1到i个历史时段电压下随机扰动；为第1到i个历史时段电压上随机扰动；S
SVG
为风电场母线电压对静止无功发生器的无功灵敏度；
[0030]根据下式计算静止无功发生器无功上、下输出能力：
[0031][0032][0033]式中：Q
SVG,max
、Q
SVG,min
分别为静止无功发生器无功上输出能力和无功下输出能力。
[0034]进一步地，根据下式计算并联电容器组的无功上、下输出能力：
[0035][0036][0037]式中，Q
C,max
、Q
C,min
分别为并联电容器组的无功上输出能力和无功下输出能力，f为系统频率，C为并联电容器的电容量，U为并联电容器所接入的电压。
[0038]进一步地，所述风电场子站总的无功输出能力根据下式计算：
[0039][0040][0041]式中，Q
max
、Q
min
分别为风电场子站总的无功上输出能力和无功下输出能力；i,j,k分别表示风电场子站内第i个风电机组、第j个静止无功发生器和第k个并联电容器组；N
e
、N
SVG
、N
C
分别为风电场子站内风电机组的集合、静止无功发生器的集合和并联电容器组的集合；α
i
为第i个风电机组的线性权重因子；分别为第i个风电机组的无功输出能力上、下限；β
j
为第j个静止无功发生器的线性权重因子；分别为第j个静止无功发生器的无功输出能力上、下限；γ
k
为第k个并联电容器组的线性权重因子，为第k个并联电容器组的线性权重因子，分别为第k个并联电容器组的无功输出能力上、下限。
[0042]进一步地，所述无功整定目标值根据下式计算：
[0043]Q
ref
＝(U
ref
‑
U)/S
[0044]式中，Q
ref
为无功整定目标值；U
ref
为上一级电网主站下达的电压目标指令；U为风电场子站当前电压；S为风电场内风电机组、静止无功发生器、并联电容器组对风电场母线电压的灵敏度。
[0045]进一步地，所述根据站内各无功调节设备的无功输出能力，对站内各无功调节设备无功功率输出进行具体分配，包括：
[0046]判断风电场子站中风电机组的无功输出能力是否能够满足无功整定目标值；
[0047]响应于风电场子站中风电机组的无功输出能力能够满足无功整定目标值，根据下式分配风电机组的无功输出：
[0048][0049]式中：Q
ref
为风电场子站风电机组响应上级指令的无功整定目标值；i为第i个风电机组；ΔQ
i
为第i个风电机组的无功调整量，Q
NESi
为第i个风电机组需承担的无功调整量，n
min
为参与无功输出的风电机组数，N
e
为风电机组总数，ε为无功调整死区。
[0050]进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法，其特征在于，包括：分别计算风电场子站内各无功调节设备的无功输出能力，根据各无功调节设备的无功输出能力计算风电场子站总的无功输出能力；根据上一级电网主站下发的电压目标指令、风电场子站当前电压，以及各无功调节设备对风电场母线电压的灵敏度，计算需要风电场子站提供的无功整定目标值；判断风电场子站总的无功输出能力是否能够满足无功整定目标值；响应于风电场子站总的无功输出能力能够满足无功整定目标值，根据站内各无功调节设备的无功输出能力，对站内各无功调节设备无功功率输出进行具体分配。2.根据权利要求1所述的一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法，其特征在于，所述无功调节设备包括风电机组、静止无功发生器和并联电容器组。3.根据权利要求2所述的一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法，其特征在于，所述风电机组采用双馈风机，所述风电机组的无功输出能力根据以下方法计算：根据下式计算双馈风机定子无功功率输出的最大值Q
smax
和最小值Q
smin
：：式中，P
s
为定子侧的有功功率，U
s
为定子电压，X
m
，X
s
分别为激励电抗和定子自抗，I
rmax
为转子侧变换器的电流最大值；根据下式计算网侧变换器从电网输入的无功功率最大值Q
cmax
和最小值Q
cmin
：：式中，P
c
为网侧变换器的有功功率，P
cmax
为最大有功功率；根据下式计算风电机组的无功输出能力上下限Q
emax
和Q
emin
，Q
emax
＝Q
smax
‑
Q
cmin
Q
emin
＝Q
smin
‑
Q
cmax
。4.根据权利要求2所述的一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法，其特征在于，所述静止无功发生器的无功输出能力根据以下方法计算：根据下式计算静止无功发生器的无功输出能力Q
SVG
：式中，U
L
为静止无功发生器与电力系统接入处的连接变压器发生器侧电压，U
S
为电网接入侧电压，X为连接变压器发生器侧与电网接入侧之间的连接电抗；根据历史电压扰动评估当前时段的电压随机扰动影响需要保留的静止无功发生器无功上、下备用：
式中：分别静止无功发生器无功上备用和无功下备用；为第1到i个历史时段电压下随机扰动；为第1到i个历史时段电压上随机扰动；S
SVG
为风电场母线电压对静止无功发生器的无功灵敏度；根据下式计算静止无功发生器无功上、下输出能力：根据下式计算静止无功发生器无功上、下输出能力：式中：Q
SVG,max
、Q
SVG,min
分别为静止无功发生器无功上输出能力和无功下输出能力。5.根据权利要求2所述的一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法，其特征在于，根据下式计算并联电容器组的无功上、下输出能力：根据下式计算并联电容器组的无功上、下输出能力：式中，Q
C,max
、Q
C,min
分别为并联电容器组的无功上输出能力和无功下输出能力，f为系统频率，C为并联电容器的电容量，U为并联电容器所接入的电压。6.根据权利要求2所述的一种风电场子站中多无功源无功协同控制方法，其特征在于，所述风电场子站总的无功输出能力根据下式计算：所述风电场子站总的无功输出能力根据下式计算：式中，Q
max
、Q
min
分别为风电场子站总的无功上输出能力和无功下输出能力；i,j,k分别表示风电场子站内第i个风电机组、第j个静止无功发生器和第k个并联电容器组；N
e
、N<...

【专利技术属性】
技术研发人员：许翰宸，戴则梅，王毅，陈建华，陈天华，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：