[發明專利]一種風電場無功電壓優化控制方法

有效

• 申請號: 201310059347.9
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103199542A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 劉純;黃越輝;王偉勝;許曉艷;楊碩;李鵬;馬爍;劉德偉;禮曉飛;付敏;梁昌波;高云峰;唐林;孫春飛;鄭立永;何飛躍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;中電普瑞張北風電研究檢測有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于新能源發電技術領域，具體涉及一種提高風電場電壓穩定性的風電場無功電壓優化控制方法。

背景技術

在電力系統控制中，無功功率和電壓關系非常密切，系統中的無功功率必須保持平衡以確保系統電壓在允許的范圍內，為了降低遠距離無功傳輸導致的有功損耗，電力系統無功電壓要求分層分區、就地平衡。

風電場正常運行方式下運行狀態的變化會對電網的無功分布造成影響，表現為風電場出力較低時，線路輕載，充電功率過剩向電網注入無功；風電場出力較高時，線路充電功率小于風電場與網絡元件消耗的無功功率，風電場從電網吸收無功。由于風電出力具有波動性，風電場吸收和發出無功功率的狀態將經常發生改變，導致風電場和風電集中接入地區無功電壓波動較大。風電場內風電機組較多，受地形條件影響，風電機組之間距離分布較廣，當風電場并網點電壓在國標允許的范圍內波動時，部分風電機組機端電壓已經超出風電機組正常運行電壓范圍，導致機組頻繁保護脫網；且風電場需參與電網無功電壓控制，維持電網調度機構預設的并網點電壓水平。

風電場內無功源設備包括風電機組、集中無功補償設備以及變壓器抽頭等，無功設備眾多且動作時間不盡相同，為了均衡協調場內各類無功源設備，達到并網點電壓滿足調度要求、電壓穩定水平最高、無功裕度最大的目的，需研究一種風電場無功電壓優化控制方法，增強電網的電壓穩定性，以及提高風電的消納能力。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種風電場無功電壓優化控制方法，風電場無功電壓優化控制方法協調了風電場內各類快速和慢速可調的無功設備，在保證并網點無功電壓滿足調度指令的同時，可使得風電場內無功裕度最大、電壓穩定水平最高，且網損降低。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

提供一種風電場無功電壓優化控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1：風電場數據監控系統接收調度系統下達的風電場并網點電壓指令并采集各控制單元的實時運行信息；

步驟2：比較并網點實時電壓V_PCC和所述風電場并網點電壓指令確定風電場所需的無功容量是感性無功或容性無功，進而確定風電機組以及并聯補償各自的無功出力極限；

步驟3：建立風電場無功電壓優化控制模型；

步驟4：對風電場無功電壓優化控制模型進行優化求解，得到風電場內各控制單元的無功電壓優化控制指令；

步驟5：無功電壓控制系統將所述無功電壓優化控制指令下發至風電場內的各控制單元，各控制單元根據自身的運行特性響應所述無功電壓優化控制指令，執行控制后將并網點實時電壓V_PCC反饋給調度系統。

所述步驟1中，實時運行信息包括風電場拓撲信息、風電機組開停狀態、風電機組實際無功功率Q_g、風電機組機端電壓V_g、變壓器抽頭檔位T_tap和并聯補償的實際無功功率Q_c。

所述步驟2包括以下步驟：

步驟2-1：并網點實時電壓V_PCC低于所述風電場并網點電壓指令且絕對差值超過控制死區時，即風電場提供容性無功，風電機組的無功出力調節范圍為零至風電機組當前可提供的最大容性無功Q′_gmax，即[Q_gmin,Q_gmax]＝[0,Q′_gmax]，其中Q_gmax和Q_gmin分別為風電機組的無功出力上下限；并聯補償的無功出力調節范圍為零至并聯補償當前可調最大容性無功Q′_cmax，即[Q_cmin,Q_cmax]＝[0,Q′_cmax]，其中Q_cmax和Q_cmin分別為并聯補償的無功出力上下限；