[发明专利]一种风场内部无功电压协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于风电场内部无功电压协调控制技术领域，尤其是风电场接入弱电网情况下的无功电压协调控制方法。

背景技术

近年来风电并网技术不断成熟，风电机组的装机容量迅速扩大。对于大型风电场接入系统后的安全稳定运行的问题也日益凸显，其中风电场内部的电压稳定问题更是受到人们的关注。同时，我国风电发展呈现集群式、弱电网等特点，使得风电场无功电压协调控制问题较为突出。

国内外针对风电场的无功电压协调控制研究主要集中在：一、静态条件下含风电场的局部电网的无功优化配置；二、含风电场的无功配置优化模型建模。

蚁群算法是于上个世纪末提出的一种新型模拟进化方法。传统的蚁群算法无法解决连续变量的问题，而引入混沌体系可以很好的解决这个问题，并且已经在电力系统的多个方面应用，都具有良好的效果。同时，混沌蚁群算法拥不仅拥有传统蚁群算法收敛速度快，计算精度高等优点，还提高了整个算法的全局最优解的搜索能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种风场内部无功电压协调控制方法，以基本的节点电压稳定性指标、无功发生设备的裕度指标及节点电压最稳定和风电场内无功裕度最大目标函数，建立含SVC(Static Var Compensator，静止型动态无功补偿装置)的双馈风电场无功协调优化模型，最后采用改进的混沌蚁群算法求解得到最优控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种风场内部无功电压协调控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立节点电压稳定性指标，其中：N为风电场中所有节点集合，和V_i分别为节点i的参考电压值和实时电压值的标幺值；

步骤2：建立无功发生设备裕度指标，其中：i∈N_C，N_C为包含双馈风电机组和SVC的无功源设备的节点集合，Q_Ci为无功源设备i的实时无功功率，为无功源设备i的可调节无功功率最大值，为无功源设备i的可调节无功功率最小值，为无功源设备i的无功调节参考量；

步骤3：建立优化方法的目标函数，minf(x)＝ω_v||ΔV||+ω_c/||ΔQ_c||，其中：x＝[Q_SVC,Q_W]，Q_SVC为SVC装置的无功出力，Q_W为双馈风电机组无功出力，ω_v和ω_c分别为目标函数中节点电压稳定性指标和风电机组端电压稳定指标的权重系数；

步骤4：建立风电场无功电压协调控制约束，风电场无功电压协调控制的等式约束条件为电网的基本潮流约束方程，不等式约束条件为各节点电压幅值上下限条件、无功源设备容量极限范围条件，即和其中：P_i和Q_i分别为注入节点i的有功和无功功率值，V_i和V_j分别为节点i,j的电压大小，G_ij和B_ij分别为支路i-j导纳对应的实部和虚部，θ_ij为支路i-j相角差，N_s为总的节点集合，

步骤5：采用改进的混沌蚁群算法求解无功协调优化模型，具体为：

利用混沌算法产生得到控制变量的初始蚂蚁变量个体；

根据实时基础数据按式和式分别计算出节点电压稳定性指标以及无功发生设备的裕度指标；

计算得到每只蚂蚁变量个体对应目标函数的值；

利用多次混沌搜索比较得出最优目标函数，将此时的蚂蚁变量个体对应的控制变量值x＝[Q_SVC,Q_W]下发至SVC装置和双馈风电机组。

根据上述方案，所述步骤1中，所述步骤3中，ω_v＝0.6、ω_c＝0.4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明方法从双馈风电机组和SVC装置的基本特性及提高算法的实时性出发，综合考虑风电场内的无功补偿发生设备的配合，提出采用改进混沌蚁群算法来综合两者无功输出特性的无功电压协调控制方法，有利于减小PCC母线的电压波动情况，改善风电场局部电网电压水平的同时还使得风电场内部的无功裕度更大。

2、本发明采用多次混沌搜寻的方式，在混沌蚁群算法的蚁群信息交换环节使用全部个体提高算法全局搜索效率同时为避免结果易出现局部最优解的情况。