[发明专利]一种风电场无功电压优化控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，具体涉及一种提高风电场电压稳定性的风电场无功电压优化控制方法。

背景技术

在电力系统控制中，无功功率和电压关系非常密切，系统中的无功功率必须保持平衡以确保系统电压在允许的范围内，为了降低远距离无功传输导致的有功损耗，电力系统无功电压要求分层分区、就地平衡。

风电场正常运行方式下运行状态的变化会对电网的无功分布造成影响，表现为风电场出力较低时，线路轻载，充电功率过剩向电网注入无功；风电场出力较高时，线路充电功率小于风电场与网络元件消耗的无功功率，风电场从电网吸收无功。由于风电出力具有波动性，风电场吸收和发出无功功率的状态将经常发生改变，导致风电场和风电集中接入地区无功电压波动较大。风电场内风电机组较多，受地形条件影响，风电机组之间距离分布较广，当风电场并网点电压在国标允许的范围内波动时，部分风电机组机端电压已经超出风电机组正常运行电压范围，导致机组频繁保护脱网；且风电场需参与电网无功电压控制，维持电网调度机构预设的并网点电压水平。

风电场内无功源设备包括风电机组、集中无功补偿设备以及变压器抽头等，无功设备众多且动作时间不尽相同，为了均衡协调场内各类无功源设备，达到并网点电压满足调度要求、电压稳定水平最高、无功裕度最大的目的，需研究一种风电场无功电压优化控制方法，增强电网的电压稳定性，以及提高风电的消纳能力。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种风电场无功电压优化控制方法，风电场无功电压优化控制方法协调了风电场内各类快速和慢速可调的无功设备，在保证并网点无功电压满足调度指令的同时，可使得风电场内无功裕度最大、电压稳定水平最高，且网损降低。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种风电场无功电压优化控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：风电场数据监控系统接收调度系统下达的风电场并网点电压指令并采集各控制单元的实时运行信息；

步骤2：比较并网点实时电压V_PCC和所述风电场并网点电压指令确定风电场所需的无功容量是感性无功或容性无功，进而确定风电机组以及并联补偿各自的无功出力极限；

步骤3：建立风电场无功电压优化控制模型；

步骤4：对风电场无功电压优化控制模型进行优化求解，得到风电场内各控制单元的无功电压优化控制指令；

步骤5：无功电压控制系统将所述无功电压优化控制指令下发至风电场内的各控制单元，各控制单元根据自身的运行特性响应所述无功电压优化控制指令，执行控制后将并网点实时电压V_PCC反馈给调度系统。

所述步骤1中，实时运行信息包括风电场拓扑信息、风电机组开停状态、风电机组实际无功功率Q_g、风电机组机端电压V_g、变压器抽头档位T_tap和并联补偿的实际无功功率Q_c。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：并网点实时电压V_PCC低于所述风电场并网点电压指令且绝对差值超过控制死区时，即风电场提供容性无功，风电机组的无功出力调节范围为零至风电机组当前可提供的最大容性无功Q′_gmax，即[Q_gmin,Q_gmax]＝[0,Q′_gmax]，其中Q_gmax和Q_gmin分别为风电机组的无功出力上下限；并联补偿的无功出力调节范围为零至并联补偿当前可调最大容性无功Q′_cmax，即[Q_cmin,Q_cmax]＝[0,Q′_cmax]，其中Q_cmax和Q_cmin分别为并联补偿的无功出力上下限；