[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于总有功功率趋势预测的风电汇集站电压控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)设定风电汇集区电压控制周期；(2)在每个控制周期来临时，从电网能量管理系统(EMS)读入当前电网的潮流数据，当前电网的潮流数据包括节点电压、支路有功功率、支路无功功率、支路电流和开关刀闸状态，将电网划分为多个风电汇集分区Zn，每个风电汇集分区Zn包括一个上级电网的汇集变电站Tn，汇集变电站Tn的中压侧的出线线路(L1,...,Lj)，j为出线线路的序号，以及下级电网的风电场等值机组(G1,...,Gi)，每个等值机组对应一座下级电网中的风电场，i为风电场的序号；(3)从电网能量管理系统中读取并记录风电汇集分区Zn中每个风电场等值机组(G1,...,Gi)的当前有功功率值(P10,...,Pi0)，即与每个风电场等值机组相对应的各风电场的有功功率；(4)从电网能量管理系统中读取风电场等值机组的有功功率预测数据，该有功功率预测数据为全天的96点数据，每15分钟1个预测数据，读取未来1个小时的4个点数据，与步骤(3)读取的当前有功功率值，共5个点的数据，形成一个i*5维的矩阵，记为Fg，矩阵Fg中的元素Pi1～Pi4表示第i个风电场等值机组的未来1小时内4个点的有功功率预测数据：(5)根据步骤(4)获取的风电场等值机组有功功率预测数据，采用电网潮流计算中准稳态灵敏度计算方法，得到风电场等值机组(G1,...,Gi)对线路(L1,...,Lj)的有功灵敏度Sij，遍历风电汇集分区Zn中的所有风电场等值机组Gi和线路Lj，重复本步骤，得到所有有功灵敏度Sij，所有有功灵敏度Sij形成一个i*j阶灵敏度矩阵Sgl如下：(6)根据步骤(5)的灵敏度矩阵Sgl和步骤(4)的风电场等值机组有功功率预测数据Fg，分别计算得到风电汇集分区Zn中所有出线线路(L1,...,Lj)在未来一小时的预测有功功率，得到一个j*5阶矩阵Fl，矩阵Fl中，元素Fj0代表线路Lj当前时刻有功功率，Fj1、Fj2、Fj3、Fj4依次代表线路Lj未来一小时每15分钟点的预测有功功率：(7)根据步骤(6)的风电汇集分区Zn出线线路预测有功功率Fl，将所有出线线路(L1,...,Lj)得到的未来一小时的预测有功功率Fl进行累加，即将矩阵Fl中的竖列各值相加，得到一个1*5阶矢量Ln：Ln＝FlT*In＝[Ln,0 Ln,1 Ln,2 Ln,3 Ln,4]其中，为一个，上标T为矩阵转置，In为一个j阶单位矢量，In＝[1,1,...1]T，矢量Ln中的元素Ln,0为当前有功功率，Ln,1Ln,2Ln,3Ln,4依次代表了汇集变电站Tn未来一小时每15分钟点的预测有功功率；(8)判定未来1小时内上级电网汇集变电站总风电有功功率输送变化趋势，得到自动电压控制方法，包括如下步骤：(8‑1)初始化，设定有功趋势上升时间的计数器U＝0,有功趋势下降时间的计数器D＝0；(8‑2)对未来1小时内汇集变电站总风电有功功率输送变化趋势进行判断，依次执行如下步骤：(8‑2‑1)根据步骤(7)获得获得汇集变电站的未来1小时的有功功率趋势预测数据Ln，设定k为当前到未来1小时的数据的对应的时间点，k的取值为0‑3，则Ln,k代表矢量Ln中的元素数据，以k＝0为初值，依次计算：(8‑2‑2)设定一个上级电网汇集变电站总风电有功功率增负荷变化率阈值S1，和一个减负荷变化率阈值S2，根据设定阈值，对上述ΔL0进行判断，若ΔL0>0,且满足ΔL0>S1，则更新有功趋势上升时间的计数器U，使U＝U+1，进一步对k进行判断，若k小于3，则返回步骤(8‑2‑1)，若k大于等于3，则进行步骤(8‑2‑3)，若ΔL0<0,且满足ΔL00，且D＝0,则判定汇集变电站内的总风电有功功率输送在未来1小时内将进入上升阶段；若D>0，且U＝0,则判定汇集变电站内的总风电有功功率输送在未来1小时内将进入下降阶段，其他情况下判定汇集变电站内的总风电有功功率输送在未来1小时内将处于平稳阶段；(8‑3)在上级电网汇集变电站中，根据步骤(8‑2‑3)对未来1小时内上级电网汇集变电站总风电有功功率输送变化趋势的判断，产生上级电网汇集变电站自动电压控制方法，依次执行如下步骤：(8‑3‑1)当上级电网汇集变电站中、高压侧母线电压潮流值小于电网设定的该母线电压下限值时：若汇集变电站内的总风电有功功率输送将进入上升阶段，则切除汇集变电站内的电抗器，或者投入汇集变电站内的电容器；若汇集变电站内的总风电有功功率输送将进入平稳阶段或下降阶段，则协调下级电网，增加风电场的无功功率；(8‑3‑2)当上级电网汇集变电站中、高压侧母线电压潮流值大于电网设定的该母线电压上限值时：若汇集变电站内的总风电有功功率输送将进入下升阶段，则切除汇集变电站内的电容器，或者投入汇集变电站内的电抗器；若汇集变电站内的总风电有功功率输送将进入平稳阶段或上升阶段，则协调下级电网，减少风电场的无功出力；实现基于总有功功率趋势预测的风电汇集站电压控制。