專利名稱：一種基于電力網(wǎng)絡(luò)模型的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)カ發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的基于電カ網(wǎng)絡(luò)模型的自動(dòng)電壓控制方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)カ發(fā)電近年來(lái)在國(guó)家的大力扶持下獲得了巨大的發(fā)展，隨著風(fēng)電并網(wǎng)容量的不斷増加，由于風(fēng)能的隨機(jī)性、間歇性特點(diǎn)以及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性，對(duì)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響也越來(lái)越顯著，尤其在大規(guī)模風(fēng)電接入薄弱的末端電網(wǎng)時(shí)電壓穩(wěn)定問(wèn)題更為突出。為解決風(fēng)電大量入網(wǎng)引起的無(wú)功電壓?jiǎn)栴}，部分投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度要求配置了一定容量的 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC/SVG)，但由于目前風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC/SVG)均獨(dú)立運(yùn)行，按各自的控制目標(biāo)和策略進(jìn)行控制，各自為戰(zhàn)，調(diào)節(jié)效果非常不好，滿足不了電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍的要求，也會(huì)由于無(wú)功分布的不合理導(dǎo)致有功損耗的増加。因此在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC/SVG)、有載調(diào)壓變壓器進(jìn)行統(tǒng)ー協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓和無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控，合理協(xié)調(diào)和優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功分布，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高電壓質(zhì)量、減少有功損耗和提高風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制算法的研究主要集中于將常規(guī)電廠常用的等功率因數(shù)、等調(diào)節(jié)裕度算法應(yīng)用到風(fēng)電場(chǎng)，如中國(guó)專利《變速恒頻風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)的電壓無(wú)功快速控制方法》(專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810023250. I)中對(duì)風(fēng)機(jī)無(wú)功功率分配采用的就是等調(diào)節(jié)裕度算法。但是，風(fēng)電場(chǎng)與常規(guī)電廠不同，一般安裝數(shù)百臺(tái)風(fēng)機(jī)并且分布在數(shù)平方公里的廣_地理范圍內(nèi)。整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)的電カー次設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的福射狀(樹(shù)狀)電カ傳輸網(wǎng)絡(luò)，與常規(guī)電廠相比無(wú)功電壓分布情況復(fù)雜的多，尤其是在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部采用電纜連接的情況下。因此常規(guī)電廠常用的等調(diào)節(jié)裕度、等功率因數(shù)等自動(dòng)電壓控制算法應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)并不合適，有必要針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)特點(diǎn)采用特殊的優(yōu)化控制算法協(xié)調(diào)和優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓的分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供ー種基于電カ網(wǎng)絡(luò)模型的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)無(wú)功功率、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功功率和有載調(diào)壓變壓器分接頭的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下ー種基于電カ網(wǎng)絡(luò)模型的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，包括以下步驟步驟1，讀取原始數(shù)據(jù)，建立風(fēng)電場(chǎng)電カ網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。步驟2，讀取風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行エ況和電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的電壓目標(biāo)值。步驟3，以風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行エ況和電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的電壓目標(biāo)值為初始條件，使用風(fēng)電場(chǎng)電カ網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行潮流計(jì)算獲得初始潮流分布，確定剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘俊＿@里，得出在滿足給定電壓目標(biāo)值情況下風(fēng)電場(chǎng)的初始潮流分布，以確定是否需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，如果不需要補(bǔ)償則返回步驟2，否則確定剰余需要補(bǔ)償?shù)娜萘?。步驟4，根據(jù)剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘亢兔颗_(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)無(wú)功功率可調(diào)容量，按照靈敏度排序策略分配井下發(fā)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率參考值。如果風(fēng)カ發(fā)電機(jī)己能充分補(bǔ)償則返回步驟2，否則確定剰余需要補(bǔ)償?shù)娜萘?。步驟5，計(jì)算剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘亢兔颗_(tái)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率可調(diào)容量，按照順序分配策略分配并下發(fā)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率參考值。如果動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置己能充分補(bǔ)償則返回步驟2，否則確定剰余需要補(bǔ)償?shù)娜萘?。步驟6，計(jì)算剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘?，根?jù)每臺(tái)有載調(diào)壓變壓器的當(dāng)前分接頭檔位和檔位范圍，按照逐級(jí)調(diào)整策略確定并下發(fā)有載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位參考值。在此步驟后無(wú)論是否已充分補(bǔ)償，均返回步驟2。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)ー步，所述步驟I中建立的風(fēng)電場(chǎng)電カ網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型是潮流方程i = Yi式中i為節(jié)點(diǎn)電流列向量，γ為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣， 為節(jié)點(diǎn)電壓列向量。上式也即是~；-= λ Α ,,i = h"n
Ui J=1式中，Pi為節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率，Qi為節(jié)點(diǎn)i的注入無(wú)功功率，！}i為節(jié)點(diǎn)i電壓向量的共軛，Yu為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的互導(dǎo)納即節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣f第i行第j列元素，ち為節(jié)點(diǎn)j的電壓向量。可知，建立上述模型需要讀入的原始數(shù)據(jù)包括并網(wǎng)線路、主變、匯流線路、箱變、風(fēng)カ發(fā)電機(jī)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置等元件在內(nèi)的電氣參數(shù)、元件之間的連接關(guān)系以及風(fēng)カ發(fā)電機(jī)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置和變壓器分接頭的調(diào)節(jié)特性參數(shù)。進(jìn)ー步，所述步驟2讀取的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行エ況包括風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)有功功率、無(wú)功功率和電壓，還包括風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)狀態(tài)、輸出的實(shí)時(shí)有功功率和無(wú)功功率，還包括動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的投入狀態(tài)、輸出的實(shí)時(shí)無(wú)功功率。進(jìn)ー步，所述步驟3中的潮流計(jì)算的初始條件包括初始條件A，取風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓為給定的電壓目標(biāo)值；初始條件B，風(fēng)カ發(fā)電機(jī)支路根據(jù)并網(wǎng)狀態(tài)決定是否接入，其注入功率取為風(fēng)カ發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)有功功率和無(wú)功功率；初始條件C，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置支路根據(jù)投入狀態(tài)決定是否接入，其注入功率取為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置實(shí)時(shí)有功功率和無(wú)功功率。進(jìn)ー步，所述步驟3的潮流計(jì)算采用前推回代算法。前推回代法具有方法簡(jiǎn)單，計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)，是較為普遍使用的輻射型網(wǎng)絡(luò)潮流算法。進(jìn)ー步，所述步驟4的具體步驟為步驟41，使用PQ分解法計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的靈敏度；步驟42，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)無(wú)功功率可調(diào)容量，采用的計(jì)算式為
權(quán)利要求
1.ー種基于電カ網(wǎng)絡(luò)模型的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1，讀取原始數(shù)據(jù)，建立風(fēng)電場(chǎng)電カ網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型； 步驟2，讀取風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行エ況和電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的電壓目標(biāo)值； 步驟3，以風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行エ況和電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的電壓目標(biāo)值為初始條件，使用風(fēng)電場(chǎng)電カ網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行潮流計(jì)算獲得初始潮流分布，確定剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘浚? 步驟4，根據(jù)剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘亢兔颗_(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)無(wú)功功率可調(diào)容量，按照靈敏度排序策略分配井下發(fā)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率參考值； 步驟5，計(jì)算剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘亢兔颗_(tái)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率可調(diào)容量，按照順序分配策略分配并下發(fā)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率參考值； 步驟6，計(jì)算剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘?，根?jù)每臺(tái)有載調(diào)壓變壓器的當(dāng)前分接頭檔位和檔位范圍，按照逐級(jí)調(diào)整策略確定并下發(fā)有載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位參考值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在干，所述步驟I中建立的風(fēng)電場(chǎng)電カ網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型是潮流方程i = \i 式中，i為節(jié)點(diǎn)電流列向量， 為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣， 為節(jié)點(diǎn)電壓列向量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，所述步驟2中讀取的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行エ況包括風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)有功功率、無(wú)功功率和電壓，還包括風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)狀態(tài)、輸出的實(shí)時(shí)有功功率和無(wú)功功率，還包括動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的投入狀態(tài)、輸出的實(shí)時(shí)無(wú)功功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，所述步驟3中的潮流計(jì)算的初始條件包括 初始條件Α，取風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓為給定的電壓目標(biāo)值； 初始條件B，風(fēng)カ發(fā)電機(jī)支路根據(jù)并網(wǎng)狀態(tài)決定是否接入，其注入功率取為風(fēng)カ發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)有功功率和無(wú)功功率； 初始條件C，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置支路根據(jù)投入狀態(tài)決定是否接入，其注入功率取為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置實(shí)時(shí)有功功率和無(wú)功功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，所述步驟3的潮流計(jì)算采用前推回代算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，所述步驟4的具體步驟為 步驟41，使用PQ分解法計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的靈敏度； 步驟42，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)無(wú)功功率可調(diào)容量； 步驟43，以求得的靈敏度大小對(duì)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)進(jìn)行排序，按照該順序逐臺(tái)計(jì)算風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率參考值； 步驟44，以計(jì)算完的一臺(tái)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率參考值作為該風(fēng)力發(fā)電機(jī)支路的注入無(wú)功功率代入重新進(jìn)行潮流計(jì)算，獲得新的剰余需要補(bǔ)償?shù)娜萘浚M(jìn)行下一臺(tái)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率參考值分配。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，所述步驟5的具體步驟為步驟51，計(jì)算剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘亢兔颗_(tái)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率可調(diào)容量，按順序分配的補(bǔ)償策略計(jì)算每臺(tái)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率參考值； 步驟52，以計(jì)算完的一臺(tái)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率參考值作為該動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置支路的注入無(wú)功功率代入重新進(jìn)行潮流計(jì)算，獲得新的剰余需要補(bǔ)償?shù)娜萘?，進(jìn)行下一臺(tái)動(dòng)態(tài)無(wú)功裝置的無(wú)功功率參考值的分配。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，所述步驟6的具體步驟為 步驟61，計(jì)算剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘浚鶕?jù)剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘康姆?hào)將所有有載調(diào)壓變壓器的分接頭上調(diào)或下調(diào)ー個(gè)檔位重新進(jìn)行潮流計(jì)算； 步驟62，若不需要補(bǔ)償或有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位已達(dá)到最大限制，則將當(dāng)前檔位作為分接頭檔位參考，否則重新執(zhí)行步驟6。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一所述的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，所述步驟3、步驟4、步驟5、步驟6中是否需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償以及剰余需要補(bǔ)償?shù)娜萘康挠?jì)算方法為 是否需要補(bǔ)償?shù)呐袚?jù)為Qpcc ^ ε 如果需要補(bǔ)償，剰余需要補(bǔ)償?shù)娜萘康挠?jì)算式為 Qrem Qpcc 式中，Qp。。為潮流計(jì)算結(jié)果中風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的無(wú)功功率，Qm為剩余需要補(bǔ)償?shù)娜萘浚艦轱L(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)無(wú)功功率允許誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電力網(wǎng)絡(luò)模型的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法，包括以下步驟步驟1，讀取原始數(shù)據(jù)，建立風(fēng)電場(chǎng)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型；步驟2，讀取風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行工況和電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的電壓目標(biāo)值；步驟3，在前兩步驟基礎(chǔ)上進(jìn)行潮流計(jì)算獲得初始潮流分布；步驟4，根據(jù)靈敏度排序策略分配并下發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率參考值；步驟5，根據(jù)順序分配策略分配并下發(fā)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率參考值；步驟6，根據(jù)逐級(jí)調(diào)整策略確定并下發(fā)有載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位參考值。本發(fā)明所述的一種基于電力網(wǎng)絡(luò)模型的風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)功功率、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功功率和有載調(diào)壓變壓器分接頭的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102832627SQ201210228490
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者侯佑華, 朱長(zhǎng)勝, 蒿峰, 賀旭偉, 趙廣弟 申請(qǐng)人:北京中科伏瑞電氣技術(shù)有限公司