一種發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，利用對(duì)應(yīng)于發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電單元的無功指令控制該發(fā)電單元的無功輸出，無功指令包括系統(tǒng)分派無功指令分量和單元特定無功指令分量之和；系統(tǒng)分派無功指令分量根據(jù)發(fā)電場(chǎng)為穩(wěn)定公共連接點(diǎn)電壓水平所需系統(tǒng)總無功指令分解至發(fā)電場(chǎng)內(nèi)無功補(bǔ)償裝置及各發(fā)電單元確定；單元特定無功指令分量根據(jù)發(fā)電單元對(duì)應(yīng)的前級(jí)等效阻抗、發(fā)電單元的輸出功率、端口電壓、單元特定無功支持系數(shù)和無功限幅值確定。本發(fā)明充分利用發(fā)電單元無功輸出能力，降低發(fā)電場(chǎng)無功控制系統(tǒng)成本；實(shí)現(xiàn)發(fā)電場(chǎng)分層、分區(qū)無功補(bǔ)償；大大提升各節(jié)點(diǎn)無功控制精度，有效消除發(fā)電場(chǎng)內(nèi)整體和局部無功過補(bǔ)或欠補(bǔ)現(xiàn)象。
【專利說明】一種發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏場(chǎng)等分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行無功控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)電場(chǎng)、光伏場(chǎng)等分布式發(fā)電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，分布式發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響、對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性等系統(tǒng)級(jí)問題日益受到關(guān)注，其中，無功控制方法是分布式發(fā)電系統(tǒng)控制中倍受關(guān)注的問題。相對(duì)于傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)(如水電廠、火電廠)，分布式發(fā)電系統(tǒng)一般具有明顯的分布式、波動(dòng)性的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的水電廠、火電廠發(fā)電系統(tǒng)比較，其無功控制方法要復(fù)雜和困難得多。
[0003]如圖1所示，分布式發(fā)電系統(tǒng)通常具有如下典型的分布式結(jié)構(gòu):分布式發(fā)電系統(tǒng)與外部主電網(wǎng)相連的一般是IlOkV或220kV高壓母線(即發(fā)電場(chǎng)的公共連接點(diǎn)PCC)，發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的主變壓器將高壓母線變換為35kV或IOkV中壓母線。發(fā)電場(chǎng)內(nèi)通常設(shè)置多條匯集線，將各發(fā)電單元組連接至中壓母線。各發(fā)電單元組包含若干發(fā)電單元(如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，光伏發(fā)電單元等)，由于物理分布的原因，各匯集線的總長(zhǎng)度可能不同，各發(fā)電單元的接入位置也存在差異。各發(fā)電單元通常設(shè)置箱式變壓器，用于將匯集線電壓變換為與發(fā)電單元適配的低壓母線(通常為270V、320V、690V等)。為了提升發(fā)電場(chǎng)的電壓穩(wěn)定性，通常在主變壓器副邊的中壓母線上配置集中的無功補(bǔ)償裝置SVC或SVG等。
[0004]分布式發(fā)電系統(tǒng)的無功控制目前尚處于起步階段，多數(shù)采用人工控制或如下簡(jiǎn)單分配的控制方法:分布式發(fā)電場(chǎng)一般將電網(wǎng)調(diào)度部門下發(fā)的公共連接點(diǎn)(PCC)的目標(biāo)電壓作為生成發(fā)電場(chǎng)整體無功給定的依據(jù)，再根據(jù)此無功給定優(yōu)先投切或調(diào)節(jié)發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置(如SVC、SVG等);當(dāng)無功補(bǔ)償裝置容量不足時(shí)，將無功差額進(jìn)行平均分配或者依據(jù)各發(fā)電單元的無功能力進(jìn)行分配等簡(jiǎn)單分配方式分?jǐn)偟礁靼l(fā)電單元。
[0005]現(xiàn)有分布式發(fā)電系統(tǒng)的無功控制方法存在如下缺陷:
[0006]1、發(fā)電場(chǎng)無功控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度低、投資成本高?，F(xiàn)有無功控制方法一般優(yōu)先利用集中的無功補(bǔ)償裝置，當(dāng)無功補(bǔ)償裝置容量不足時(shí)，只能將無功差額進(jìn)行簡(jiǎn)單分配至各發(fā)電單元，難于充分利用發(fā)電單元的無功能力，從而需增大發(fā)電場(chǎng)無功補(bǔ)償裝置的容量，造成發(fā)電場(chǎng)無功控制系統(tǒng)投資成本的增加。
[0007]2、現(xiàn)有無功控制方法難于實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定發(fā)電場(chǎng)公共連接點(diǎn)PCC電壓水平的同時(shí)，穩(wěn)定各發(fā)電單元的端口電壓?，F(xiàn)有無功控制方法的主要目標(biāo)在于穩(wěn)定發(fā)電場(chǎng)公共連接點(diǎn)PCC的電壓水平，但是容易造成發(fā)電場(chǎng)整體和局部無功過補(bǔ)或欠補(bǔ)現(xiàn)象，即使在公共連接點(diǎn)PCC的電壓水平正常的情況下，由于發(fā)電場(chǎng)內(nèi)配電器件及匯集線路的阻抗較大，各發(fā)電單元的端口電壓仍可能出現(xiàn)異常，并在控制上引發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定性的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，克服現(xiàn)有發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法使得無功控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度低、投資成本高、難于實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定發(fā)電場(chǎng)公共連接點(diǎn)PCC電壓水平的同時(shí)穩(wěn)定各發(fā)電單元端口電壓的缺陷。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，利用對(duì)應(yīng)于發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電單元的無功指令控制該發(fā)電單元的無功輸出，其特征在于，所述無功指令包括系統(tǒng)分派無功指令分量和單元特定無功指令分量之和；其中:
[0010]所述系統(tǒng)分派無功指令分量根據(jù)發(fā)電場(chǎng)為穩(wěn)定公共連接點(diǎn)的電壓水平所需系統(tǒng)總無功指令分解至發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置及各發(fā)電單元確定；
[0011]所述單元特定無功指令分量根據(jù)所述發(fā)電單元對(duì)應(yīng)的前級(jí)等效阻抗、發(fā)電單元的輸出功率、端口電壓、單元無功支持系數(shù)和無功限幅值確定。
[0012]在本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法中，所述前級(jí)等效阻抗為從公共連接點(diǎn)PCC的高壓母線至發(fā)電單元之前的所有配電器件及匯集線路的等效阻抗，或所述前級(jí)等效阻抗為從主變壓器的副邊的中壓母線至發(fā)電單元之前的所有配電器件及匯集線路的等效阻抗。
[0013]在本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法中，所述系統(tǒng)分派無功指令分量為 ，其中，Qcmdjcc為系統(tǒng)總無功指令，Qcomp pcc為發(fā)電場(chǎng)內(nèi)無功補(bǔ)償裝
N
置的可用容量，N為實(shí)際運(yùn)行的發(fā)電單元數(shù)量。
[0014]在本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法中，釆用比例調(diào)節(jié)法生成發(fā)電場(chǎng)基本總無功功率指令:
[0016]或釆用比例-積 分調(diào)節(jié)法生成發(fā)電場(chǎng)基本總無功功率指令:

[0018]其中，Vrand p。。為系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的目標(biāo)電壓，Vp。。為系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的實(shí)際電壓，kp為比例調(diào)節(jié)系數(shù)，h為積分調(diào)節(jié)系數(shù)，s為拉普拉斯變換算子；
[0019]根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)的無功能力，對(duì)上述基本總無功功率指令進(jìn)行上、下限幅處理，獲得發(fā)電場(chǎng)總無功功率指令:
[0020] [0021]各發(fā)電單元的所述系統(tǒng)分派無功指令分量為:
[0022]
N
[0023]其中，N為實(shí)際運(yùn)行的發(fā)電單元數(shù)量，Kcl為系統(tǒng)分派無功支持系數(shù)，默認(rèn)值為
取常數(shù)，也可以是根據(jù)發(fā)電單元的運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整的變量。
[0024]在本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法中，所述發(fā)電單元對(duì)應(yīng)的前級(jí)等效阻抗采用前端串聯(lián)阻抗X1、并聯(lián)阻抗Xm、后端串聯(lián)阻抗X2構(gòu)成的T型阻抗網(wǎng)絡(luò)等效，所述單元特定無



P,， ，其中，Vs 為發(fā)電

XmVS
單元端口電壓，P為發(fā)電單元當(dāng)前實(shí)際輸出功率，Κ?(ι，Κ?1分別為針對(duì)并聯(lián)阻抗和串聯(lián)阻抗的單元特定無功支持系數(shù)，Xt為合成串聯(lián)阻抗，O ( Kc20 ^ 1,0 ^ Kc21 ( 1，Kc20, Kc21不同時(shí)為零；Xt=XI + X2。
[0025]在本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法中，所述發(fā)電單元對(duì)應(yīng)的前級(jí)等效阻抗采用前端串聯(lián)阻抗X1、并聯(lián)阻抗Xm、后端串聯(lián)阻抗X2構(gòu)成的T型阻抗網(wǎng)絡(luò)等效，所述單元特定
P2
無功指令分量為Qi = A；2IQ, = Kc2'Vs為發(fā)電單元端口電壓，P為發(fā)
K
電單元當(dāng)前實(shí)際輸出功率，Kc21為針對(duì)串聯(lián)阻抗的單元無功支持系數(shù)，Xt為合成串聯(lián)阻抗，
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，利用對(duì)應(yīng)于發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電單元的無功指令控制該發(fā)電單元的無功輸出，其特征在于，所述無功指令包括系統(tǒng)分派無功指令分量和單元特定無功指令分量之和；其中: 所述系統(tǒng)分派無功指令分量根據(jù)發(fā)電場(chǎng)為穩(wěn)定公共連接點(diǎn)的電壓水平所需系統(tǒng)總無功指令分解至發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置及各發(fā)電單元確定； 所述單元特定無功指令分量根據(jù)所述發(fā)電單元對(duì)應(yīng)的前級(jí)等效阻抗、發(fā)電單元的輸出功率、端口電壓、單元無功支持系數(shù)和無功限幅值確定。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，其特征在于，所述前級(jí)等效阻抗為從公共連接點(diǎn)PCC的高壓母線至發(fā)電單元之前的所有配電器件及匯集線路的等效阻抗，或所述前級(jí)等效阻抗為從主變壓器的副邊的中壓母線至發(fā)電單元之前的所有配電器件及匯集線路的等效阻抗。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，其特征在于，所述系統(tǒng)分派無功指令分量—，其中，Q。#。為系統(tǒng)總無功指令，q_p—p。。為發(fā)電場(chǎng)內(nèi)無功補(bǔ)償裝置的可用容量，N為實(shí)際運(yùn)行的發(fā)電單元數(shù)量。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，其特征在于，采用比例調(diào)節(jié)法生成發(fā)電場(chǎng)基本總無功功率指令:
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，其特征在于，所述發(fā)電單元對(duì)應(yīng)的前級(jí)等效阻抗采用前端串聯(lián)阻抗X1、并聯(lián)阻抗Xm、后端串聯(lián)阻抗X2構(gòu)成的T型阻抗網(wǎng)絡(luò)等效，所述單元特定無功指令分量為 ,,, V2 r P2 rQ1- ^c2oQo + ^c2lQl _ K.C2Q ~~+ Kc2I 2 ，其中，Vs 為發(fā)電單兀立而口 電壓，XmVsP為發(fā)電單元當(dāng)前實(shí)際輸出功率，Κ?(ι，Κ?1分別為針對(duì)并聯(lián)阻抗和串聯(lián)阻抗的單元特定無功支持系數(shù)，Xt為合成串聯(lián)阻抗，O≤Kc20≤1，0≤Kc21 ≤1,Kc20，Kc21不同時(shí)為零；XT=X1 + Χ2。
6.如權(quán)利要求1至4之一所述的發(fā)電系統(tǒng)無功控制方法，其特征在于，所述發(fā)電單元對(duì)應(yīng)的前級(jí)等效阻抗采用前端串聯(lián)阻抗X1、并聯(lián)阻抗Xm、后端串聯(lián)阻抗Χ2構(gòu)成的T型阻抗網(wǎng)絡(luò)等效，所述單元特定無功指令分量為QC2=Ke21Q1=Ke21 P2/V2S XT，其中，Vs為發(fā)

電單元端口電壓，P為發(fā)電單元當(dāng)前實(shí)際輸出功率，Kc21為針對(duì)串聯(lián)阻抗的單元無功支持系數(shù)，Xt為合成串聯(lián)阻抗，0＜Ke21≤1，Xt=X1+ X2。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK103475035SQ201310353720
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】韓玉, 周黨生, 盛小軍 申請(qǐng)人:深圳市長(zhǎng)昊機(jī)電有限公司