專利名稱：風電和光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于風電和光電并網控制技術領域，尤其涉及一種風電和光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制方法。
背景技術：
為改善能源結構，加強環(huán)保建設，大規(guī)模風/光發(fā)電基地陸續(xù)建成，形成了風/光電集中并網的運行模式。風/光電場集群化、規(guī)?；觿×孙L/光電不穩(wěn)定性對電網電壓的影響，導致電壓頻繁波動，給無功電壓優(yōu)化控制層次銜接帶來困難。因此建立一種適應大規(guī)模風/光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制模式具有重要意義。目前，無功電壓優(yōu)化控制均沒考慮大規(guī)模風/光電集中并網對電網電壓的影響，需要建立一種適應大規(guī)模風/光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制模式。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提出一種風電和光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制方法，用于解決大規(guī)模風/光電集中并網的隨機性和波動性對電網電壓造成的影響，以提高電網電壓的運行質量。為了實現上述目的，本發(fā)明提出的技術方案是，一種風電和光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制方法，其特征是所述方法包括:步驟1:在單個風電場/光電場的匯集點設置用于控制單個風電場/光電場的執(zhí)行站，在風電場/光電場的集群 并網點設置用于控制執(zhí)行站的子站，設置用于控制所有子
站的王站;步驟2:主站通過子站和執(zhí)行站采集每個風電場/光電場的電力數據，并根據采集的數據計算每個子站的設定電壓參考值Uref ；步驟3:采用30法處理設定電壓參考值UMf，得到設定電壓參考值區(qū)間 步驟4:調節(jié)子站高壓側母線電壓，以使其落入設定電壓參考值區(qū)間「U TI I 中.L^ref-min，^ref-max」 I ，步驟5:如果子站高壓側母線電壓未落入設定電壓參考值區(qū)間[UMf_min，UMf__]中，則通過執(zhí)行站調節(jié)風電場/光電場中的設備；具體是，當需要降低電壓時，則減少容性補償設備的投入和/或增加感性補償設備的投入；當需要提高電壓時，則增加容性補償設備的投入和/或減少感性補償設備的投入。所述步驟3具體是:步驟101:將設定電壓參考值Uref作為數學期望U，即令U = Uref ；步驟102:計算子站的無功電壓控制靈敏度S，其計算公式為
S = (Jgy — JQ6Jp0Jpr );其中 Jpe、Jpv、Jge 和 Jqv 分別為雅各比矩陣，Jpe 為將 A P/A 0的元素列在一起形成的雅各比矩陣，Jpv為將AP/A V的元素列在一起形成的雅各比矩陣，Jq0為將AQ/A 0的元素列在一起形成的雅各比矩陣，Jqv為將AQ/A V的元素列在一起形成的雅各比矩陣，AP、AQ、A 0和AV分別為子站的有功微增量、無功微增量、電壓相角微增量及幅值微增量；步驟103:確定每個子站的最小可調節(jié)設備的容量值Qmin ；步驟104:根據公式,0* = ^js lQmtn計算方差O，將[i1-3 O，ii +3 O ]作為設定電壓參考值區(qū)間。本發(fā)明提供的控制方法，綜合考慮了大規(guī)模風/光電集中接入系統后，電源頻繁波動對無功電壓優(yōu)化控制的影響，通過全網優(yōu)化進行分層控制，同時電壓參考值的采用3 O法進行處理，使得優(yōu)化控制模式能適應風/光電場電壓頻繁波動的特點，增加實施控制可行性，為實際運行的電力系統提供指導。


圖1是適應于大規(guī)模風電/光電集中并網的三級優(yōu)化控制體系示意圖；圖2是無功優(yōu)化功能結構示意圖；圖3無功電壓三級優(yōu)化控制模式示意圖；圖4是一個含大規(guī)模風/光電基地的區(qū)域電力系統示意圖；圖5是一個含大規(guī)模風/光電基地的三級無功電壓控制結構圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應用。實施例1本發(fā)明提供的風電和光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制方法包括:步驟1:在單個風電場/光電場的匯集點設置用于控制單個風電場/光電場的執(zhí)行站，在風電場/光電場的集群并網點設置用于控制執(zhí)行站的子站，設置用于控制所有子
站的主站。在本發(fā)明中，主站可虛設，完成全網無功優(yōu)化的目標；子站裝設在風/光電場集群并網點，完成二級電壓控制；執(zhí)行站裝設在單個風/光電場匯集點，完成一級電壓控制。適應與大規(guī)模風電/光電集中并網的三級優(yōu)化控制體系具體結構如圖1所示。步驟2:主站通過子站和執(zhí)行站采集每個風電場/光電場的電力數據，并根據采集的數據計算每個子站的設定電壓參考值Uref。以牛拉法潮流計算作為基礎，進行狀態(tài)估計，利用改進微分進化算法計算以全網網損最小為目標的最優(yōu)潮流分布。其中，主站計算UMf的過程包括潮流計算、狀態(tài)估計、優(yōu)化計算。計算所用實時數據由SCADA系統提供。SCADA系統將電網實時數據進行遠方采集、處理，再提供給潮流計算、狀態(tài)估計和優(yōu)化計算，從而求取出Uref。圖2為無功優(yōu)化功能體系示意圖，圖3為無功電壓三級優(yōu)化控制模式示意圖。步驟3:采用30法處理設定電壓參考值UMf，得到設定電壓參考值區(qū)間。
首先近似認為電壓微小波動符合正態(tài)分布規(guī)律，基于正態(tài)分布3 O法，得出置信度為99%的執(zhí)行區(qū)間[y-30，U+3o]。在此區(qū)間內認為電壓波動微小，不需要進行電壓優(yōu)化調整，超出此范圍才進行優(yōu)化調整。 采用3 O法處理設定電壓參考值Uref的過程具體是:步驟101:將設定電壓參考值Uref作為數學期望U，即令U = Urefo步驟102:利用公式
權利要求
1.一種風電和光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:在單個風電場/光電場的匯集點設置用于控制單個風電場/光電場的執(zhí)行站，在風電場/光電場的集群并網點設置用于控制執(zhí)行站的子站，設置用于控制所有子站的主站； 步驟2:主站通過子站和執(zhí)行站采集每個風電場/光電場的電力數據，并根據采集的數據計算每個子站的設定電壓參考值Uref ； 步驟3:采用3 0法處理設定電壓參考值Uref,得到設定電壓參考值區(qū)間
2.根據權利要求1所述的優(yōu)化控制方法，其特征是所述步驟3具體是: 步驟101:將設定電壓參考值Uref作為數學期望U，即令y = Uref ； 步驟102:計算子站的無功電壓控制靈敏度S，其計算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了風電和光電并網控制技術領域中的一種風電和光電集中并網的無功電壓優(yōu)化控制方法。包括設置用于控制單個風電場/光電場的執(zhí)行站，設置用于控制執(zhí)行站的子站，設置用于控制所有子站的主站；主站計算每個子站的設定電壓參考值Uref；采用3σ法處理設定電壓參考值Uref，得到設定電壓參考值區(qū)間；調節(jié)子站高壓側母線電壓，以使其落入設定電壓參考值區(qū)間中；如果子站高壓側母線電壓未落入設定電壓參考值區(qū)間中，則通過執(zhí)行站調節(jié)風電場/光電場中的設備。本發(fā)明為實際運行的電力系統提供了指導。
文檔編號H02J3/38GK103208803SQ20131013603
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權日2013年4月18日
發(fā)明者劉文穎, 汪寧渤, 王佳明, 靳丹, 梁才, 馬彥宏, 李亞龍, 文晶, 葛潤東, 徐鵬, 但揚清, 郭鵬, 周強, 孫亞璐, 吳耀浩, 盧甜甜, 趙龍, 劉景延, 黃蓉, 蔡萬通, 李津, 劉聰, 李俊游 申請人:國家電網公司, 華北電力大學, 甘肅省電力公司