[发明专利]基于摄动法的风电场无功功率对电压的灵敏度计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于摄动法的风电场无功功率对电压的灵敏度计算方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。

背景技术

近年来频频发生风电场内风机因电压问题而脱网，而在风电场内搭设自动电压控制系统被认为是解决风电场电压问题的一个有效手段。风电场自动电压控制，是通过控制风电场内的风机，静态无功补偿装置，静态无功发生器，等设备的无功功率以实现对电压的控制。在风电场电压控制过程中最重要的控制参数是无功功率对电压的灵敏度。无功功率对电压的灵敏度是用来表征节点无功功率和节点电压间的线性关系，单位是kV/MVar。设节点A的无功功率变化量为节点B的电压变化量为则节点A的无功功率对节点B电压的灵敏度的定义可由下式给出：

SAB=∂V∂Q---(1)]]>

通常，若只计算某一节点无功功率对另一节点电压的灵敏度，可采取摄动法的灵敏度计算方法，即保持其它节点的无功功率不变，通过人为使节点A无功功率变化测量节点B的电压变化再代入到式（1），计算得到节点A无功功率对节点B电压的灵敏度。且一般认为摄动法测得的灵敏度最接近于灵敏度的真实值，但摄动法仅适用于计算某两节点间的无功功率对电压的灵敏度，若要计算多节点间的无功功率对电压的灵敏度组成的无功功率对电压的灵敏度矩阵，则由于测试量太大，不适用于实时在线计算。

而无功功率对电压的灵敏度矩阵可由电气网络模型及电气量测数据形成的雅克比矩阵来直接计算得到，计算速度快，适用于实时在线计算，其推导过程可参见孙宏斌，张伯明，相年德在《准稳态灵敏度的分析方法》（中国电机工程学报，1999年4月V19N4，pp.9-13）。

所以为了计算风电场所有节点间的无功功率对电压的灵敏度矩阵，以应用到自动电压控制系统中，需要建立风电场完整电气网络模型，包括风电场内升压站，各条风机馈线，并将风电场所接入的大电网作戴维南等值，等值为一个等值电压源和一个等值内阻抗，如图1所示。通常，计算风电场的外部电网戴维南等值模型有两种方法：①区域调度中心在区域电网大模型基础上，进行实时等值计算并下发至各风电场。②基于风电场本地量测数据进行参数辨识。而目前在风电场实际工程现场，大多尚不具备方法①的实现条件，所以需进行本地参数辨识。

在电力系统中，涉及到的电压标幺值的概念，如何仰赞，温增银在《电力系统分析(上册)》（华中科技大学出版社2002年1月，第三版，pp.35-43）提到，标幺制是相对单位制的一种，在标幺制中各物理量都用标幺值表示。标幺值定义由下式给出。

例如风机机端电压的实际有名值为690V，选定其电压基准值为其额定电压值690V，则按照式（2），可知该风机机端电压的标幺值为690/690=1。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于摄动法的风电场无功功率对电压的灵敏度计算方法，克服现有技术的不足之处，利用本地摄动法得到的风电场并网点处的无功功率对其电压的灵敏度来辨识外部电网等值电抗，以得到准确度较高的风电场无功功率对电压的灵敏度矩阵。

本发明提出的基于摄动法的风电场无功功率对电压的灵敏度计算方法，包括以下步骤：

（1）在时间段T内，使风电场并入电网的并网点高压母线处的无功功率值变化量为：测定高压母线的电压变化量为则风电场并网点高压母线处的无功功率对该处电压的灵敏度摄动值为其中0秒<T<5秒；

（2）设风电场并网点高压母线的电压基准值为根据上述灵敏度摄动值得到风电场外部电网等值阻抗Z_eq为

（3）根据风电场内部的电力网络模型和风电场外部的电网等值阻抗Z_eq，构成风电场电力网络模型，并形成极坐标下的雅克比矩阵：