[发明专利]多无功源分层协调的风电场电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种在风电场无功电压控制中，快速和慢速调节设备的多无功源分层协调的风电场电压控制方法，属于风力发电技术中大规模风电场并网无功电压控制技术领域。

背景技术

随着大规模风电的并网，风能的不确定性和波动性，给电网的安全和经济调度带来了一系列问题，无功电压问题是其中之一，值得关注。在正常稳态情况下，风电场并网点的电压波动主要由风电出力的波动性引起，随着风电场集群化发展，由风电出力波动带来的电压波动将变得更加显著。大型风电场多建在偏远地区，电网薄弱，不能单纯依靠电网侧进行无功电压调节，有必要从风电场侧出发，建立无功电压控制系统，利用风电场侧的无功设备平抑由风速波动带来的电压波动。

目前，针对风电场侧的无功电压控制，已经提出了不少控制方法。双馈风机是风电场的主流机型，具备有功无功解耦的优点，可参与无功电压控制。[王松岩，朱凌志，陈宁，于继来.基于分层原则的风电场无功控制策略.电力系统自动化.2009，33(13)：83-88]充分利用双馈风机的无功调节能力，以单风电场为研究对象，提出了无功电压分层控制策略，文中只考虑了风电场的调节能力，没有提及与其它无功设备的协调配合问题。随着风电场集群化发展，现有的以风电场为单位，各自独立调节的方法无法兼顾地区电网的调压需求。文献[陈惠粉，乔颖，鲁宗相，闵勇.风电场群的无功电压协调控制策略.电力系统自动化.2010，34(18)：78-83]将风电场群及其汇集站作为一个整体进行电压管理，提出了一种基于遗传算法的风电场群无功电压协调控制策略。该文突破了以往单风电场无功电压控制模式，首次提出风电场群控制，建立了无功电压控制多目标模型。文献[杨桦，梁海峰，李庚银.含双馈感应电机的风电场电压协调控制策略.电网技术.2011，35(2)：121-126]根据日前风速-功率预测曲线预先对电容器组制定投切计划，实时无功差额再由双馈风电机组进行补偿。

现有技术存在的缺点有：

第一，在针对多风电场的建模过程没有考虑多无功源的协调，多无功源中的快速连续设备和慢速离散设备没有根据各自调节特性的不同进行区别对待，因而导致慢速离散设备调节过于频繁，增加了系统运行的成本。

第二，[杨桦，梁海峰，李庚银.含双馈感应电机的风电场电压协调控制策略.电网技术.2011，35(2)：121-126]中提出基于次日风功率预测预先制定电容器的投切策略，该方法虽然将电容器与风机的控制分离开，减少了离散设备的调节成本，但是受目前的风电功率短期预测水平的限制，次日的风电功率与预测差距很大，甚至完全不一致，因而根据短期预测制定的控制策略就意义不大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了多无功源分层协调的风电场电压控制方法，该方法在有效控制电压的同时，还能够减少离散设备的调节次数，降低系统运行成本。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种多无功源分层协调的风电场电压控制方法，它的步骤为：

第一步，通过SCADA监测控制和数据采集系统中的数据信息，并上传至控制中心；

第二步，控制中心综合处理第一步采集的信息，进行第三级控制，通过最优潮流计算，给出风电场汇集点的电压参考值U_ref，该级控制的周期为小时级；

第三步，第二级控制为风电场级控制，将采集到的汇集点实时电压值U_t与电压参考值U_ref进行比较，ΔU＝U_ref-U，为了防止设备的频繁调节，设置电压死区范围，如果-0.01≤ΔU≤0.01，则不进行控制，若超出死区范围，则根据第四步的两层多阶段模型计算控制策略并实施，该级的控制周期为分钟级；

第四步，控制策略的求取分为两层，第一层离散设备优化，求取完毕控制策略并下发，待下一第三级控制周期到来，进入第五步；

第二层分为多个阶段，每一阶段均只制定连续设备控制策略并下发，每一阶段的控制完成之后，到下一第二级控制周期到来，重新计算连续设备的控制策略并下发；

第一级的控制，是各种无功调压装置根据第二级优化计算后下发的控制策略进行动作。

第五步，待第三级控制的下一周期到来，重新进入第二步。

所述第一步中，所述数据信息包括各节点的电气量，如有功P、无功Q、电压U、相角δ等，各风电场的风速。这些基本数据用于各级的优化计算中。