[發明專利]風電場集群的無功功率控制方法及系統

有效

• 申請號: 201410720165.6
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN105720585B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 喬敏瑞;吳林林;劉海濤;藍海波;劉輝;孫瑜;王皓靖;李蘊紅;徐海翔
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;華北電力科學研究院有限責任公司;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

本發明公開了一種風電場集群的無功功率控制方法及系統，該方法包括：風電場集群控制裝置從調度中心下發的電壓指令中提取風電場集群內各個風電場的目標并網點電壓；檢測各個風電場上傳的當前并網點電壓所在的預設區間；如果處于正常運行區間，控制該風電場AVC子站進入本地控制模式；如果處于異常運行區間，控制該風電場AVC子站進入協調控制模式，根據無功電壓靈敏度和各風電場無功可調容量在風電場集群里選擇協調AVC子站，協助控制處于協調控制模式的風電場并網點電壓達到目標電壓；如果處于緊急運行區間，控制該風電場AVC子站進入緊急控制模式，采用切機、甩負荷或者切風場的方式控制該風電場的并網點電壓。

技術領域

本發明涉及風電場集群控制技術領域，尤其涉及一種風電場集群的無功功率控制方法及系統。

背景技術

目前，由于受無功分層平衡就地補償觀點的影響，國內外對于風電場的大部分的研究重點都集中在了對單個風電場的無功電壓優化控制，考慮相近風電場間的協調配合的研究比較少。

我國風電場往往集中建設，形成大規模的風電場集群，多個風電場集中接入同一變電站形成風電場集群，給調度部門帶來困難，就無功方面來講，由于風電的波動性，強烈影響地區電壓水平。

在風電場較多的地區，對于這種在地理位置上鄰近、有相同特性并且接入同一變電站的風電場集群，將風電場作為基本單元，就地補償的無功電壓控制模式并不是最優的，風單場獨自進行無功電壓調節的方式不能滿足電網的要求，會使區域內無功功率分布不合適，地區整體電壓水平下降。

發明內容

本發明提供了一種風電場集群的無功功率控制方法及系統，以至少解決風電場集群的無功功率控制問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種風電場集群的無功功率控制方法，風電場集群控制裝置接收調度中心下發的電壓指令，并從所述電壓指令中提取風電場集群內各個風電場的目標并網點電壓，其中，所述風電場集群控制裝置設置在所述各個風電場匯集的變電站；所述風電場集群控制裝置接收所述各個風電場上傳的當前并網點電壓，并將所述當前并網點電壓和預設區間進行比較，檢測所述當前并網點電壓所在的區間；如果所述當前并網點電壓處于正常運行區間，所述風電場集群控制裝置控制該風電場的AVC子站(自動電壓控制，Automatic Voltage Control)進入本地控制模式，并向所述AVC子站下發所述目標并網點電壓，通過無功功率補償控制所述風電場的并網點電壓達到所述目標并網點電壓；如果所述當前并網點電壓處于異常運行區間，所述風電場集群控制裝置控制該風電場的AVC子站進入協調控制模式，根據無功電壓靈敏度和各風電場的無功可調容量在所述風電場集群里選擇協調AVC子站，控制所述協調AVC子站輸出無功功率，以協助控制處于協調控制模式的風電場的并網點電壓達到所述目標并網點電壓；如果所述當前并網點電壓處于緊急運行區間，所述風電場集群控制裝置控制該風電場的AVC子站進入緊急控制模式，采用切機、甩負荷或者切風場的方式控制該風電場的并網點電壓。

在一個實施例中，所述預設區間根據風電場并網點電壓進行劃分，正常運行區間為異常運行區間為或緊急運行區間為或其中，i表示風電場的編號，V_i表示風電場并網點電壓，

在一個實施例中，根據無功電壓靈敏度和各風電場的無功可調容量在所述風電場集群里選擇協調AVC子站包括：采用以下公式計算所述風電場集群內所有風電場對處于協調控制模式的風電場i的無功電壓靈敏度系數矩陣S：S＝-(B″)^-1V^-1，其中，無功電壓靈敏度系數矩陣S中的元素S_ij為風電場i的并網點電壓變化對風電場j的并網點無功功率改變的靈敏度系數；B″為所述風電場集群內線路的導納矩陣，矩陣可逆；V＝diag(V₁,V₂,...,V_n)表示風電機組機端電壓，共有n個節點；將無功電壓靈敏度系數矩陣S中的靈敏度系數S_ij按照從大到小進行排序，并選擇排序在前面的靈敏度系數所對應的風電場的AVC子站作為所述協調AVC子站。