[發明專利]一種分散式風電場無功規劃與無功控制方法

有效

• 申請號: 201710718600.5
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107317342B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 李旭鋒;許國東;楊靖;史立勤;邱紀星;韓小良
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/18;G06Q10/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種分散式風電場無功規劃與無功控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下過程：

首先，對分散式風電接入配電網的系統進行整體建模，系統模型包括配電網、風電機組和箱變、并聯可控電抗器和風電場饋電線路，在風電場處于額定出力時，根據第i個POI電壓參考值V_iref與第i個POI電壓實際值V_i計算分散式風電場各饋電線路的無功需求Q₁、Q₂…Q_m，i＝1,2,3…n；

然后，利用粒子群算法對各條饋線各機組的并聯可控電抗器接入容量進行優化規劃，確定機組i可控電抗器的感性無功補償容量；利用粒子群算法對m條饋線各機組的并聯可控電抗器接入容量進行優化配置，過程如下：

采用粒子群算法進行迭代搜索，求最優解，步驟如下：

Step1:將風機有功出力P_G、無功出力Q_G和可控電抗器初始化參數輸入分散式風電場的仿真模型，計算分散式風電場內的饋電線路有功損耗P_{loss_i}、POI電壓V_i；

step2:設置粒子的維數、最大迭代次數與粒子數；

step3:將step1中得到的結果帶入公式(10)中，得到適應度值f_min，令f_min等于當前粒子的位置p_id^(t)；

Step4:初始化位置與速度，計算第一個個體最優粒子的位置p_id^(t)，并將此

V_id^(t+1)＝w·V_id^(t)+c₁r₁·(p_id^(t)-X_id^(t))+c₂r₂·(p_gd^(t)-X_id^(t))i＝1,2,...,n (11)

p_id^(t)設為種群當前尋找到的全局最優粒子的位置p_gd^(t)；

Step5:若當前粒子適應度值小于個體極值，則更新當前的個體極值p_ibest；

Step6:若當前粒子適應度值小于全局極值，則更新當前的全局極值p_gbest；

Step7:由公式(11)(12)更新速度向量與位置向量；

X_id^(t+1)＝X_id^(t)+V_id^(t+1),X_id^min≤X_id^(t)≤X_id^max i＝1,2,...,n (12)

式中t為當前循環次數；c₁、c₂為粒子權重系數；w為慣性權重；r₁、r₂為(0，1)內均勻分布隨機數；V_id、X_id為第i維粒子的位置與速度；

Step8:用更新后的速度向量與位置向量計算適應度值；

Step9:重復step5到step7；

Step10:判斷迭代次數，滿足則輸出結果；否則回到Step7；

最后，EMS采集分散式風電場內各風機出口電壓、POI電壓、各風電機組有功與無功出力、各機組可控電抗器投入容量，根據POI的電壓越限與否，決定分散式風電場可控電抗器與風機的無功出力；可控電抗器與風電機組無功協調控制的步驟如下：

步驟1:風電場內各數據采集設備采集風電場內各風機出口電壓、POI電壓、各風電機組有功與無功出力、各機組并聯可控電抗器投入容量，并將其傳送到EMS；

步驟2:EMS根據電壓越限與否，決定分散式風電場中的可控電抗器組是否動作；當POI電壓不存在越限節點時，所有并聯可控電抗器不動作；當POI存在電壓越限節點時，利用粒子群算法優化可控電抗器的投入容量，優化目標函數如式，

步驟3:將風機有功出力P_G、可控電抗器接入容量輸入分散式風電場的仿真模型，利用潮流計算計算分散式風電場內的饋電線路有功損耗P_{loss_i}、POI電壓V_i，根據風機無功出力Q_G與風電機組臺數設置粒子的維數、粒子數與最大迭代次數，利用粒子群算法對目標函數進行尋優，當達到最大迭代次數或滿足輸出條件時則輸出結果；否則回到Step7。

2.如權利要求1所述的一種分散式風電場無功規劃與無功控制方法，其特征在于：計算箱變額定負載損耗P_n，箱變空載損耗P₀，風機出口與箱變低壓側連接的電纜線路損耗P₁，各條線路功率損耗P_loss，經整理得到風場內的線路總損耗P_L；

P_loss為各條線路功率損耗：

P_loss＝3×I²×R＝3×I²×r×L (1)

其中：I為線路電流；r為單位長度電阻值；L為各條線路的長度；

P₁為風機出口與箱變低壓側連接的電纜線路損耗：

其中：a為功率輸出系數；P_e為每臺風機額定容量；N為風機總數；N₁為風機出口電纜線路數；U_f為風機出口電壓；r_c為電纜單位長度的電阻值；L_c為電纜長度；

P₀為箱變空載損耗：

其中：S_t為箱變容量；β₁為空載下的損耗率；

P_n為箱變額定負載損耗：

其中：β₂為額定負載下的損耗率；

風場內的線路總損耗為：

P_L＝P_loss+P₁+P₀+P_n (5)

經整理得到為：

其中c₁,c₂,c₃為系數，表達式如下：