[发明专利]一种风电场电压分层协调优化控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种风电场电压分层协调优化控制方法及系统。首先，通过近似灵敏度建立各风电机组与风电场内部所有节点间的电压‑无功、电压‑有功联系；其次，为风电机组工作引入变下垂控制模式，每台风电机组具有单独且可变的下垂增益；以所有风电机组机端电压和并网点电压偏差最小为目标，以下垂增益为决策变量，以风电机组的无功约束、电压约束、系统稳定控制约束为限定条件，使得所有风电机组均工作于最优下垂增益以发出适量的感性/容性无功功率，从而解决了现有技术中风电机组端电压和风电场并网点电压波动及抬升无法有效抑制的难题，保障了风电场的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及风电场电压控制技术领域，尤其涉及一种风电场电压分层协调优化控制方法及系统。

背景技术

分散式风电场多分布于电力负荷少的网架薄弱地区，风电渗透率很高，电网电压抬升问题严重。电网末端电压抬升会进一步导致风电场内部的电压升高，而不可忽视的集电线路充电电容产生的线路充电功率会加剧这种现象。当风机端电压抬升过高时，会使并网逆变器退出运行，这已成为阻碍电网消纳分散式风电的主要问题之一。

为维持风电场电压的稳定，风电场通常装有无功电压调节装置，如静止无功补偿器SVC(static var compensator)、静止无功发生器SVG(static var generator)、固定电容器组等。然而这些无功补偿装置仅能针对风电场并网点电压有控制效果，因而控制效果有限。

发明内容

本发明通过提供一种风电场电压分层协调优化控制方法及系统，解决了现有技术中风电机组端电压和风电场并网点电压波动及抬升无法有效抑制的难题，实现了保障风电场安全稳定运行的技术效果。

本发明提供了一种风电场电压分层协调优化控制方法，包括：

获取风电场集电系统拓扑、集电线路参数以及长度、主变压器参数、风电场并网点电压、风电机组端电压幅值；

根据所述风电场集电系统拓扑、集电线路参数以及长度、主变压器参数，计算近似有功电压灵敏度矩阵和近似无功电压灵敏度矩阵；

基于所述风电场并网点电压、风电机组端电压幅值、近似有功电压灵敏度矩阵和近似无功电压灵敏度矩阵，以当前时刻机端电压和风电并网点电压为控制目标，以电压限值、无功限值以及满足系统稳定性的下垂增益限值为约束条件，建立解决风电机组机端及并网点电压为治理目标的下垂增益系数优化数学模型，对下一时刻风电机组的下垂增益系数进行优化，将优化得到的下垂增益系数输出至风电机组的无功电压控制器中，使每台风电机组根据相应的下垂增益系数发出无功功率参与风电场电压稳定性控制。

具体来说，所述根据所述风电场集电系统拓扑、集电线路参数以及长度、主变压器参数，计算近似有功电压灵敏度矩阵和近似无功电压灵敏度矩阵，包括：

获取风电场内任意节点o对任意节点a的近似电压有功灵敏度和近似无功电压灵敏度分别为：

其中，ΔS_a为节点a的功率扰动量，V_a^*为扰动节点a电压的共轭复数，Z_oa为节点a到电网节点与节点o到电网节点共同联络线的阻抗；

基于所述近似电压有功灵敏度和近似无功电压灵敏度构建风电场内全部节点间的近似有功电压灵敏度矩阵S_VP和近似无功电压灵敏度矩阵S_VQ分别为：