[發明專利]一種風電場內無功電壓控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010527875.2
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111641217B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 李文博;孫勇;張世棟;張林利;劉合金;劉洋;王峰;蘇國強;李帥;張鵬平;由新紅;黃敏
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本申請公開了一種風電場內無功電壓控制方法及系統，該方法包括：上層根據風功率預測信息，利用目標函數將風電場內待控制的無功電壓調節在可行范圍內，下層根據當前時刻采集到的無功電壓以及風電場的無功功率，利用公式對計算得出風電場無功功率參考值，根據風電場無功功率參考值，對風電場內無功電壓進行下垂控制。該系統包括：上層控制模塊和下層控制模塊。通過本申請，能夠最大限度地利用清潔能源，并實現電壓控制的快速響應，從而提高無功電壓控制效率。

技術領域

本申請涉及風電場電氣控制技術領域，特別是涉及一種風電場內無功電壓控制方法及系統。

背景技術

受風能資源分布的影響，大量規模化的風電場通常遠離負荷中心，且由電網末端接入，這種位置設置，使得風電場缺乏來自系統側的有效電壓支撐。當風電功率在短時間內出現大幅度漲落時，極易引起并網點電壓的劇烈波動，嚴重時甚至能夠引起連鎖脫網事故、影響電網的安全穩定運行。作為當前風電場主流機型的雙饋風力機，其自身即具有一定的動態無功補償能力，因此，如何充分利用雙饋風機實現無功補償，進而實現對而風電場內電壓的控制。

目前，對風電場內進行電壓控制的方法，通常是設置一風電場濾波即無功補償裝置并對風電場系統的電壓無功優化。其中，補償裝置主要包括兩部分：根據電網對風電場并網運行的動態無功支撐能力要求，計算系統的動態無功需求，在最低電壓跌落狀態下應該輸入系統的無功支撐電流計算。對風電場系統的無功優化包括：控制系統條件設定以及電容器FC調諧支路投切判據的計算。

然而，目前提高風電場電壓控制效率的方法中，由于電壓無功優化是針對風電廠系統級的無功優化策略，并未具體到每臺風機的無功優化，無法充分調動每臺風機的無功優化能力，對風電場內電壓控制的效率不夠高，進而無法最大限度地利用清潔能源，不利于能源利用的最大化。

發明內容

本申請提供了一種風電場內無功電壓控制方法及系統，以解決現有技術中對風電場內電壓控制效率不夠高的問題。

為了解決上述技術問題，本申請實施例公開了如下技術方案：

一種風電場內無功電壓控制方法，所述方法采用上層和下層分層電壓控制，所述方法包括：

上層根據風功率預測信息，利用目標函數將風電場內待控制的無功電壓調節在可行范圍內，其中約束條件為：max和min為對應變量的最大值和最小值，Upcc(k)為未來k時刻待控制的無功電壓值，為待控制的無功電壓目標值，Q_C表示電容提供的無功功率；Q_L表示電感消耗的無功功率；

下層根據當前時刻采集到的無功電壓以及風電場的無功功率，利用公式對計算得出風電場無功功率參考值，其中，K為下垂系數，Q為當前時刻的風電場無功功率；

根據所述風電場無功功率參考值，對風電場內無功電壓進行下垂控制。

可選地，上層根據風功率預測信息，利用目標函數將風電場內待控制的無功電壓調節在可行范圍內之前，所述方法還包括：

計算未來k時刻待控制的無功電壓值。

可選地，所述計算未來k時刻待控制的無功電壓值，包括：

采用電流注入法計算電壓靈敏度系數；

根據所述電壓靈敏度系數，利用公式計算得出未來k時刻待控制的無功電壓值，其中，Upcc(k)為未來k 時刻待控制的無功電壓值，Upcc(0)為起始時刻的無功電壓值，和為電壓靈敏度系數，P為風電場的有功功率，是未來一分鐘風電預測最大出力。

可選地，采用電流注入法計算電壓靈敏度系數的方法，包括：

定義一具有N個節點的風電場系統，其中，節點1為平衡節點，其余節點為PQ節點，平衡節點的電壓幅值保持V1＝Vs1；