[发明专利]一种基于总有功功率趋势预测的风电汇集站电压控制方法

说明书

本发明涉及一种基于总有功出力趋势预测的风电汇集站电压控制方法，尤其涉及一种基于总有功出力趋势预测的750kV/500kV风电汇集站电压控制方法，属于电力系统控制技术领域。该方法包括，下级330/220kV电网系统每次计算周期，读取当前时间以及未来一小时的风功率预测数据，并通过准稳态灵敏度计算出机组对指定线路的有功灵敏度，得出指定线路未来一小时的有功功率预测值，然后将线路的有功预测值总加得到整个750/500kV汇集变电站的未来一小时的总风电有功趋势，基于汇集变电站未来总风电有功输送趋势变化自动以实现电压优先控制，对750/500kV汇集变电站内电容器的优先投切判断，以此来满足风电汇集区的电压控制要求。

技术领域

本发明涉及一种基于总有功功率趋势预测的风电汇集站电压控制方法，尤其涉及一种基于总有功出力趋势预测的750kV/500kV风电汇集站电压控制方法，属于电力系统控制技术领域。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用电网实时运行数据，从电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。AVC系统以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环地进行电压的实时优化控制，实现了无功电压协调控制方案的在线生成、实时下发、闭环自动控制等一整套分析、决策、控制，以及再分析，再决策、再控制的无功电压实时追踪控制问题，能够有效地克服传统的电网无功电压控制手段存在的不足，提高电网安全稳定经济运行的水平。

随着能源短缺压力的日益增加、可持续发展的需要和环境保护意识的增强以及相关政策的提出，开发利用新能源已成为一种必然的趋势。风能作为一种清洁无污染的可再生能源，随着可再生能源法的实施，我国的风能利用已步入了快速发展的阶段。截止2015年，我国各个区域风电新增装机容量均保持增长态势，西北地区依旧是新增装机容量最多的地区，超过11GW，占总装机容量的38％。西北地区的风电汇集区主要是750/500kV变电站作为送出通道，下级为330/220kV的汇集变电站，作为330/110/35kV的水火电、风电场以及光伏电站的能源汇集点。750/500kV风电汇集区域的典型电网结构如附件图1所示。

2011年在我国西北、华北等大规模风电并网区域，发生了多起大规模风机连锁脱网事故。调查显示,此类事故具有相似的发展过程。首先,由某处突发短路故障导致瞬时电压跌落,继而引起电气联系紧密的特定风场中的风机在短时间内部分或全部脱网。之后风场内馈线及风场间输电线传输功率减轻,线路充电电容以及风场升压站、区域汇集站内投入的并联电容发出的无功相对线路吸收无功过剩。由于本区域短路容量小,过剩无功导致系统电压大幅抬升,最终造成其他邻近风场内风机过电压保护动作。该过程促使系统过剩无功进一步增加,使发生风机脱网事故区域的面积继续扩大。

徐峰达，郭庆来，孙宏斌等在《多风场连锁脱网过程分析与仿真研究[J]》(电网技术,2014,38(6):1425-1431)中对上述电压引起的多风场连锁脱网的一个实际案例进行了详细分析和仿真及结算，并得出结论：在事故发生前,多数风场风机已接近满发,运行人员为了防止汇集区内风电场的电压过低，在汇集站投入了较多电容器。当汇集区出现事故导致一座风场内风机脱网后,连接风场与电网的长线路由重载变为轻载,此时充电无功较大,而线路消耗无功急剧减少,汇集站投入的电容器也无法自动切除，加剧了系统无功过剩，从而进一步抬升区域电压、引起其他风场连锁脱网。通过分析可以看到，仅依赖汇集站电容器、电抗器进行来维持风电汇集区的电压水平，一方面由于风电有功出力自身的间歇变化引起电压大幅波动，可能造成电容器、电抗器设备的频繁投切，降低设备使用寿命；另一方面，也可能在事故等扰动情况引起汇集区的多风场连锁脱网。但是仅依赖汇集区风电场的无功调节能力进行汇集区电压调节，其总无功调节能力可能不足以应对在较大、较小等发电方式下的电压安全要求。因此，如何合理控制汇集站内的电容器、电抗器，是AVC自动控制中的难题。