[发明专利]一种基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的无功运行方法，特别涉及一种包含风电场的电网无功运行方法。

背景技术

随着风电场接入数量和容量的增加，风电功率的随机性和间歇性将对系统电压带来更为快速的波动，基于定时无功优化计算的自动电压控制系统将受到很大的影响而频繁操作，往往达不到其预期的降损和保证电压质量的效果。

具体来说，地区电网自动电压控制系统的控制策略通常由随时启动的就地校正策略和定期（比如每隔15-30分钟）启动的区域无功优化控制策略组成。后者通常是针对电网的当前时间断面进行计算和控制的，引导全天的电压控制实现节能降损的趋优控制，期间发生的局部电压越限则由就地校正策略局部去调整。如果这个周期内电压波动程度较小，则自动电压控制系统可以兼顾全天节能降损、保证电压合格和避免设备频繁操作的经济性和安全性需要。然而，风电功率的波动性比负荷波动性更复杂、更剧烈、更频繁。由于无功优化追求降损的结果经常导致部分节点电压趋近于电压上限运行，受风电出力快速频繁波动的影响，这些节点的电压将会频繁地波动并不时地越限，造成电压调控设备的频繁操作而影响其运行寿命、增加系统运行风险。

本发明把风电场功率的概率分布方程转化为电压越限概率引入到含风电场的电网无功优化中，从而提高了自动电压控制系统无功优化的有效性，使无功优化能够在包含风电场的电网中发挥降损和保证电压质量的效果，使电网能够接纳更多的清洁的风能发电。

发明内容

为了解决风电场并网下传统无功优化不能起到预期的降损和保证电压质量的问题，使电网能够接纳更多的风能发电，本发明提出了基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法。

一种基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法，包括以下步骤：

(1) 采集电网运行参数、各风电场的风机基础参数和风电场长时间段的有功出力数据；电网运行参数包括：电网拓扑、线路参数、变电站参数、负荷参数、发电机参数、节点电压允许运行范围、无功补偿设备参数、节点编号集合N和风电场编号集合W；电网拓扑指的是电网中线路与线路、线路与变压器的连接方式，每一条线路的线路参数包括线路单位电阻r_o、线路单位电抗x_Lo、线路单位电纳X_Co和线路长度L；变电站参数包括变压器个数n_T，每个变压器的等效电阻r_T、等效电抗x_T、变压器的等效变比k_T、变比上限k_max和变比下限k_min；每个节点的负荷参数包括有功负荷P_LN和无功负荷Q_LN；发电机参数包括作为PV节点（有功出力和并网母线电压可控的节点）的传统电厂的有功功率和电压、作为PQ节点（有功出力和无功出力可控的节点）的传统电厂的有功功率和无功功率以及作为Vθ节点（电压和相角可控的节点）的传统电厂的电压和相角；节点电压允许范围包括节点电压允许上限V_max和节点电压允许下限V_min；无功补偿设备参数包括每个节点的电容器组数n_C和每组容量n_Co、每个节点的电抗器组数n_L和每组容量n_Lo；每一个风电场风机的基础参数包括风机的额定功率P_N、切入风速v_in、切出风速v_out、额定风速v_N和扫风面积A；

(2) 通过电网运行参数计算电网潮流，求出电压影响因子，即局部电压影响因子K_ij和全局电压影响因子K_i；通过风机的基础参数计算风机的功率转换系数C_p。通过风电场的有功出力数据和最小二乘法拟合求取风电场有功概率分布方程的尺寸参数c和形状参数k；电压影响因子K_ij和K_i，风机的功率转换系数C_p和有功概率分布方程可用于计算节点电压越限概率；

(3) 以网损和节点电压越限概率最大值的加权和为目标函数，以潮流方程、节点电压运行范围，无功电源无功出力范围，无功补偿设备的无功出力和变压器的调档范围约束为约束条件搭建基于电压越限概率的含风电场无功优化模型；