[发明专利]一种基于电力网络模型的风电场自动电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电并网技术领域，特别是一种应用于风电场的基于电力网络模型的自动电压控制方法。

背景技术

风力发电近年来在国家的大力扶持下获得了巨大的发展，随着风电并网容量的不断增加，由于风能的随机性、间歇性特点以及风机的运行特性，对电网电压稳定性的影响也越来越显著，尤其在大规模风电接入薄弱的末端电网时电压稳定问题更为突出。为解决风电大量入网引起的无功电压问题，部分投运的风电场根据电网调度要求配置了一定容量的动态无功补偿装置（SVC/SVG），但由于目前风力发电机和动态无功补偿装置（SVC/SVG）均独立运行，按各自的控制目标和策略进行控制，各自为战，调节效果非常不好，满足不了电网对风电并网点电压波动范围的要求，也会由于无功分布的不合理导致有功损耗的增加。因此在风电场建设自动电压控制系统，对风力发电机、动态无功补偿装置（SVC/SVG）、有载调压变压器进行统一协调控制，实现风电场并网点电压和无功功率的自动调控，合理协调和优化风电场无功分布，对保证电网安全稳定运行、提高电压质量、减少有功损耗和提高风电场经济效益具有重要意义。

目前国内针对风电场无功电压控制算法的研究主要集中于将常规电厂常用的等功率因数、等调节裕度算法应用到风电场，如中国专利《变速恒频风电机组风电场的电压无功快速控制方法》（专利申请号为200810023250.1）中对风机无功功率分配采用的就是等调节裕度算法。

但是，风电场与常规电厂不同，一般安装数百台风机并且分布在数平方公里的广阔地理范围内。整个风电场相关的电力一次设备构成了一个复杂的辐射状（树状）电力传输网络，与常规电厂相比无功电压分布情况复杂的多，尤其是在风电场内部采用电缆连接的情况下。因此常规电厂常用的等调节裕度、等功率因数等自动电压控制算法应用于风电场并不合适，有必要针对风电场特点采用特殊的优化控制算法协调和优化风电场无功电压的分布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电力网络模型的风电场自动电压控制方法，用于实现对风电场风力发电机无功功率、动态无功补偿装置无功功率和有载调压变压器分接头的统一协调控制。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于电力网络模型的风电场自动电压控制方法，包括以下步骤：

步骤1，读取原始数据，建立风电场电力网络数学模型。

步骤2，读取风电场实时运行工况和电网调度下发的电压目标值。

步骤3，以风电场实时运行工况和电网调度下发的电压目标值为初始条件，使用风电场电力网络数学模型进行潮流计算获得初始潮流分布，确定剩余需要补偿的容量。这里，得出在满足给定电压目标值情况下风电场的初始潮流分布，以确定是否需要进行无功补偿，如果不需要补偿则返回步骤2，否则确定剩余需要补偿的容量。

步骤4，根据剩余需要补偿的容量和每台风力发电机的实时无功功率可调容量，按照灵敏度排序策略分配并下发风力发电机的无功功率参考值。如果风力发电机已能充分补偿则返回步骤2，否则确定剩余需要补偿的容量。

步骤5，计算剩余需要补偿的容量和每台动态无功补偿装置的无功功率可调容量，按照顺序分配策略分配并下发动态无功补偿装置的无功功率参考值。如果动态无功补偿装置已能充分补偿则返回步骤2，否则确定剩余需要补偿的容量。

步骤6，计算剩余需要补偿的容量，根据每台有载调压变压器的当前分接头档位和档位范围，按照逐级调整策略确定并下发有载调压变压器的分接头档位参考值。在此步骤后无论是否已充分补偿，均返回步骤2。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1中建立的风电场电力网络数学模型是潮流方程：

I·=Y·U·]]>

式中为节点电流列向量，为节点导纳矩阵，为节点电压列向量。上式也即是：