[发明专利]一种增强风电场电压安全裕度的方法

摘要

本发明涉及一种增强风电场电压安全裕度的控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。本方法首先在风电场风机机端电压安全和并网点电压满足调度中心要求的基础上，消除跨主变压器的无功环流，再用风机的无功功率置换出无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率，使无功补偿装置或静态无功发生器留有较大的无功功率向上、向下可调裕度，从而优化风电场无功分布，提高电压安全裕度。本发明方法，可集成在风电场现场运行的自动电压控制系统中，取得更安全、经济的控制效果。

主权项

1.增强风电场电压安全裕度的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）设风电场内各风机机端电压值的标幺值为V_G，风机机端电压值的安全参考值的标幺值为设η为一个判断值，且0<η<0.1，对风电场内所有风机的电压状态分别进行判断，若则风机机端电压处于安全状态，若则风机机端电压处于危险状态；若所有风机机端电压均处于安全状态，则进行步骤（2），若所有风机中有一台或一台以上的机端电压处于危险状态，则重复本步骤；（2）设风电场并入电网的并网点电压的实际值为并网点的电压合格阈值为V_Dead，电网调度中心下发的并网点电压控制目标值为对风电场并入电网的并网点电压状态进行判断，若则风电场并网点电压处于正常状态，并进行步骤（3），若则风电场并网点电压处于追踪状态，重复本步骤；（3）若风电场有一台主变压器，则进行步骤（5），若风电场有多台主变压器，则实时测量风电场升压站内所有主变压器低压母线处的无功功率，设无功功率由低压母线流向主变压器为低压母线处的无功功率的正方向，所有低压母线处的无功功率中的最大值为最小值为进行以下判断：若则无功功率从一台主变压器低压母线流向另一台主变压器变低压母线，即出现跨主变压器无功环流，进行步骤（4），若则不出现跨主变压器无功环流，进行步骤（5）；（4）跨主变压器无功环流的控制：（4-1）定义与低压母线的无功功率最大值和最小值相对应的两条低压母线之间的跨主变压器无功环流量Q_cir为：并定义风电场内的m台静态无功补偿装置或静态无功发生器中第k台的当前无功功率为Q_svc，k，无功功率的上限值和下限值分别为和则第k台静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率的向上可调裕度为：无功功率的向下可调裕度为：Qsvc,kDownAvail=Qsvc,k-Qsvc,kDownLmt;]]>（4-2）分别计算风电场内所有静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率的向上可调裕度和向下可调裕度，从与低压母线无功功率最大值相对应的低压母线下，选择无功功率向下可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器，并记该静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率向下可调裕度值为从与低压母线无功功率最小值相对应的低压母线下选择无功功率向上可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器，并记该静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率向上可调裕度值为设静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率的调节量为Qsvcstep=min(Qsvc,xDownAvail,Qsvc,yUpAvail,Qcir);]]>（4-3）对步骤（4-2）中选择的无功功率向下可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器，下达降低无功功率的控制指令，降低的无功功率值为上述调节量对步骤（4-2）中选择的无功功率向上可调裕度最大的静态无功补偿装置或静态无功发生器，下达增加无功功率的控制指令，增加的无功功率值为上述调节量（4-4）结束控制；（5）静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率裕度的控制：（5-1）风电场内的m台静态无功补偿装置或静态无功发生器中，定义第i台静态无功补偿装置或静态无功发生器的当前无功功率为Q_svci，无功功率的上限值和下限值分别为和第i台静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率预调节量为设Θ为无功功率裕度判定阈值，Θ的取值范围为0-20%，对风电场内所有静态无功补偿装置或静态无功发生器依次进行判断：若|Qsvc,i-Qsvc,iUpLmt+Qsvc,iDownLmt2|<Θ×(Qsvc,iUpLmt-Qsvc,iDownLmt),]]>则第i台静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率预调节量若|Qsvc,i-Qsvc,iUpLmt+Qsvc,iDownLmt2|>Θ×(Qsvc,iUpLmt-Qsvc,iDownLmt),]]>则通过计算得到该静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率预调节量（5-2）若风电场内所有的静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率预调节量均为零，则结束控制，若风电场内存在一台或一台以上的静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率预调节量不为零，计算风电场内m台静态无功补偿装置或静态无功发生器的总无功功率预调节量（5-3）设风电场内的n台风机中第j台风机的当前无功功率为Q_wtg，j，第j台风机的无功功率上限值和下限值分别为和则n台风机的总无功功率的向上可调裕度为总无功功率的向下可调裕度为Qwtg,totalDownAvail=Σj=1n(Qwtg,j-Qwtg,jDownLmt);]]>（5-4）设风电场内n台风机中第j台风机的无功功率控制目标值为风电场内的m台静态无功补偿装置或静态无功发生器中第i台静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率控制目标值为依照（5-3）的定义，进行以下计算：若m台静态无功补偿装置或静态无功发生器的总无功功率预调节量且Qsvc,totalstep,pre>Qwtg,totalDownAvail,]]>则Qwtg,jSet=Qwtg,jDownLmt,]]>Qsvc,iSet=Qsvc,i+Qsvc,istep,pre×Qwtg,totalDownAvailQsvc,totalstep,pre,]]>若m台静态无功补偿装置或静态无功发生器的总无功功率预调节量且Qsvc,totalstep,pre≤Qwtg,totalDownAvail,]]>则Qwtg,jSet=Qwtg,j-Qsvc,totalstep,pre×Qwtg,j-Qwtg,jDownLmtQwtg,totalDownAvail,]]>Qsvc,iSet=Qsvc,i+Qsvc,istep,pre,]]>若m台静态无功补偿装置或静态无功发生器的总无功功率预调节量且Qsvc,totalstep,pre>Qwtg,totalUpAvail,]]>则Qwtg,jSet=Qwtg,jUpLmt,]]>Qsvc,iSet=Qsvc,i+Qsvc,istep,pre×Qwtg,totalUpAvailQsvc,totalstep,pre,]]>若m台静态无功补偿装置或静态无功发生器的总无功功率预调节量且Qsvc,totalstep,pre≤Qwtg,totalUpAvail,]]>则Qwtg,jSet=Qwtg,j-Qsvc,totalstep,pre×Qwtg,jUpLmt-Qwtg,jQwtg,totalUpAvail,]]>Qsvc,iSet=Qsvc,i+Qsvc,istep,pre,]]>依此计算和并将所有风机和静态无功补偿装置或静态无功发生器的无功功率当前值调整为计算得到的无功功率控制目标值和完成控制。