[發明專利]一種風電接入電網的無功電壓兩級分區及控制方法

有效

• 申請號: 202010783857.0
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112103987B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 李勇;彭衍建;曹一家;羅隆福
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;H02J3/38;H02J3/16;H02J3/46;H02J3/50
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 潘素云

本發明公開了一種風電接入電網的無功電壓兩級分區及控制方法，包括：首先根據風電場對電網各節點無功電壓靈敏度的大小，結合聚類算法將電網節點初級分區，使區域無功就地就近平衡，實現以最小的無功量達到區域電網無功電壓控制的目的；其次，提出了綜合考慮無功電壓靈敏度、風電場無功裕度以及風電場無功電壓控制能力的次級分區指標，將含有兩個及以上風電場的初級區域進行二次劃分形成若干次級區域，次級區域內節點的無功電壓由無功裕度、無功電壓控制能力和對節點電壓影響度綜合性能更好的風電場優先參與，增強了風電場的高/低電壓穿越能力，提高了電網的電壓穩定性。本發明也適用于電網內其余無功源，如發電機、光伏電站等。

技術領域

本發明涉及風電接入電網的電壓控制領域，尤其是涉及一種風電接入電網的無功電壓兩級分區及控制方法。

背景技術

近年來，分散式風電裝機容量不斷增長，由于風電出力的波動性，其并網運行給電網的電壓穩定帶來諸如電壓偏差、電壓波動等問題。目前并網規則要求風電場需具備良好的無功調節能力。因此，電網調度部門可以有計劃的調度風電場內無功資源實現區域電網電壓的有效支撐，且可使風電并網由被動變主動。當風電場參與電網無功電壓控制時，其對區域電網電壓的支撐能力是有限的，為達到電壓分級分區控制，無功就地就近平衡的目標，有必要對風電場的有效控制區域進行劃分。

目前，國內外分區方法有多種。不常變動較為穩定的區域根據系統所在行政區域或根據系統參數與拓撲結構劃分，在系統運行方式或結構有重要變化時才重新劃分區域。相對以上區域劃分方法，一些方法在考慮系統參數與拓撲結構的同時考慮系統潮流分布、機組無功出力大小、無功補償狀態等情況進行實時區域劃分，大數據時代使實時區域劃分方法有了平臺算法支撐，更利于計算系統實時狀態的分區方案。目前區域劃分中常用的算法有分級歸類法、聚類分區法、模擬退火法、社區挖掘法、映射分區法等算法。這些方法只考慮了風電場對系統中不同節點的影響力，風電場的無功裕度以及無功電壓控制能力在其參與地區電網無功電壓控制時并未考慮在內。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風電接入電網的無功電壓兩級分區及控制方法，以解決所述背景技術中提出的問題，本發明對于含有永磁直驅風電機組以及雙饋型感應風電機組的風電場均適用。

為實現所述目的，本發明提供如下技術方案：

一種風電接入電網的無功電壓兩級分區及控制方法，包含以下步驟：

步驟1：獲取電網數據及風電場運行的基礎數據；

步驟2：結合步驟1得到的運行數據對電網進行潮流計算，得到風電場對電網節點的無功電壓靈敏度矩陣，根據風電場對節點電壓影響程度不同，結合聚類算法實現風電場對電網電壓控制的初級區域劃分；

步驟3：判斷步驟2劃分出的初級區域是否有必要進行次級區域劃分；

步驟4：結合步驟1中的風電場運行數據，獲取需要進行次級區域劃分的初級區域內每個風電場的無功電壓控制能力，并計算出風電場的無功裕度；

步驟5：基于步驟4得到的風電場無功裕度和風電場無功電壓控制能力以及步驟2得到的無功電壓靈敏度構建風電場無功裕度指標、無功電壓控制能力指標以及無功電壓靈敏度指標；

步驟6：基于步驟5中構建的風電場無功裕度指標、無功電壓控制能力指標以及無功電壓靈敏度指標，構建初級區域內風電場二次分區指標，并計算出初級區域內每個風電場對每個節點的二次分區指標值；

步驟7：比較步驟6中初級區域內各風電場二次分區指標的大小，完成風電場無功電壓控制區域二次劃分。

進一步地，在步驟1中，電網數據應包括電網拓撲、線路參數、變壓器參數、負荷參數以及無功補償裝置容量等；風電場運行基礎數據包括有功功率、無功功率以及無功電壓控制能力等。