[发明专利]高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法及系统

权利要求书

1.高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法，其特征是，包括：

使用风电预测出力数据，以风电接入点为聚类中心，进行基于电压灵敏度的分区；

获取各区域内最低和最高节点电压信息，进行分阶段电压控制，包括：紧急控制阶段，采用紧急控制模式，预防性电压控制阶段，采用预防性电压控制模式；

在紧急控制阶段，控制通过预测及区域间通讯确定下一步本区域电压控制量；然后以电压偏差和控制成本最小为目标函数的模型预测控制进行电压控制；在预防性电压控制阶段，利用区域内发电机组和并联电容器对快响应设备进行无功置换，增加快速响应设备的备用裕度；

进行分阶段电压控制时，基于各区域内最低和最高节点电压信息，判断其与设定值的偏差是否大于第一设定值，若大于则进入紧急控制模式，如果不大于第一设定值，则判断最高或最低电压与设定值的偏差是否大于第二设定值，若大于，则进入预防性电压控制模式，若不大于，则视为正常运行模式，不进行控制；

其中，所述第一设定值大于第二设定值，即电压偏差较大时使用紧急电压控制；较小时，采用预防性控制；

在紧急控制模式下，在受到较大扰动后进入紧急运行状态，控制器判断该区域的无功储备是否能满足控制要求，若不能，则向相邻区域发送请求，并按电压灵敏度大小增加无功设备，直到满足控制要求，然后使用快速响应无功器件和多端柔性直流接入进行电压控制，使电压偏差和控制成本最小化；

所述预防性电压控制模式下预防电压控制步骤为：

步骤1：当交流系统电压与设定值的偏差小于第二设定值时，启动预防性控制；

步骤2：求解预测时域内系统的预测轨迹及各控制量的轨迹灵敏度；

步骤3：求解目标函数，得到交直流系统电压控制优化问题的最优控制序列；

步骤4：在控制采样下一周期初始时刻，施加最优控制序列；检测系统电压，若满足要求，则结束计算；否则返回步骤2；

其中，所述预防性电压控制的目标函数为：

ΔU_min≤|ΔU_k|≤ΔU_max k∈[1,N_p]

其中，ω_u为控制代价的权重系数，ω_i为第i个无功裕度的权重系数，ω_ac为电压波动的权重系数，N_p、N_u分别是预测周期和控制周期数，Δu_k,i是第i个控制变量在第k时刻的变化量，θ_i,k为第i个控制变量在k时刻的无功裕度，V′_k是第k时刻控制后的电压幅值，V_ave为时间段内的平均电压，Q_max,Q分别为无功功率输出的最大值和当前值。

2.如权利要求1所述的高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法，其特征是，进行基于电压灵敏度的分区时，首先求解风电接入点对PQ节点的电压灵敏度，并将PQ节点进行聚类，形成初步分区；

再求解PV节点对PQ节点聚类后分区的平均电压灵敏度；

在保证连通性的前提下，将PV节点聚类到平均灵敏度最大的区域。

3.如权利要求1所述的高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法，其特征是，所述预防性电压控制模式下，在保证系统电压在安全范围内的同时，通过无功功率置换，增加快速响应无功设备的备用裕度。

4.如权利要求1所述的高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法，其特征是，所述紧急控制模式下紧急电压控制步骤为：

步骤1：当交流系统节点电压与设定值的偏差大于第一设定值时，启动紧急电压控制；

步骤2：求解预测时域内系统的预测轨迹及各控制量的轨迹灵敏度；

步骤3：判断区域内无功控制量和柔直有功功率控制量能否满足电压控制的要求，若无法满足，则增加相邻区域无功控制量，安装灵敏度大小依次增加，直到满足要求，若仍无法满足，启动切负荷控制；

步骤4：求解紧急电压控制目标函数，得到交直流系统电压控制优化问题的最优控制序列；

步骤5：滚动控制：在控制采样下一周期初始时刻，施加最优控制序列，检测系统电压，若满足要求，则结束计算；否则返回步骤2。