[发明专利]一种风电场与地区电网的无功协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统控制领域，更准确地说，本发明涉及一种风电场与地区电网的无功协调控制方法。

背景技术

在全球能源紧张和环境恶化的压力下，风力发电受到世界各国的重视，风电产业得到快速发展。由于风电固有的随机性和波动性等特点，大规模的风电接入对电网的安全稳定带来较大影响，其中无功电压问题是目前倍受关注的问题之一。

在我国，大规模集中并网是风电开发利用的主要方式，一般通过220/330kV电压等级并入省级电网。在某些地区，则将风电场接入以110kV网架为主的地区电网。在风电并网运行中，升压站是将风电电力输送到电网的关键环节，由于风力发电的间歇性和不确定性导致风电机组不能持续稳定的发电，从而导致升压站母线电压波动较大，并威胁到地区电网的安全。为了保证电网的安全运行，需要升压站的母线电压波动维持在运行要求范围内。

目前，在风电场内部，通过调节风电机组及升压站无功补偿装置，可对并网点无功进行控制，具备一定的无功调节能力，同时，基于调度主站的地区电网自动电压控制（AVC）软件已逐步得到实际应用。但如何在充分发挥风电场现有无功调节能力的基础上，实现风电场与地区电网的协调控制，减少风电并网造成的电压波动，是风电场接入地区电网尚待解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的是：

在充分发挥风电场无功调节能力的基础上，对风电场和地区电网内电容器/电抗器等多种无功源进行协调控制，对风电并网造成的电压波动进行补偿，维持风电场并网点电压稳定。

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

一种风电场与地区电网的无功协调控制方法，包括以下步骤：

1）建立区域电压控制模型，在区域内选择枢纽厂站高压侧母线为中枢母线，选择若干电压敏感节点为关键母线，将风电场和变电站电容器/电抗器都建模为控制机组，并在模型内建立二次规划模型进行无功调整量的求解；

2）风电场实时上传无功调节能力和运行状态至SCADA，实时接收调度主站控制命令并跟踪执行，所述无功调节包括可增无功/可减无功出力，运行状态包括投入/退出状态及远方/当地状态；

3）调度主站实时扫描SCADA采集的电网运行状态数据，其中电网运行状态数据包括风电场和变电站的有功和无功出力、母线电压、变电站电容器/电抗器开关刀闸状态、风电场无功调节能力及运行状态以及相关闭锁信号；

4）调度主站根据所述步骤3）采集的电网运行状态数据，进行运行工况决策；

5）调度主站根据风电场并网点电压状态对中枢母线进行决策；

6）更新区域电压控制二次规划模型，将步骤4）确定的变电站电容器/电抗器及风电场无功出力作为控制变量，将步骤5）确定的中枢母线电压偏差最小及关键母线满足电压约束作为目标函数，并综合考虑变电站电容器/电抗器及风电场的无功出力分配；

7）通过二次规划算法求解，获得所述步骤6）中的控制变量机组的无功调整量，再转化为变电站电容器/电抗器投退指令及风电场的无功目标值；

8）调度主站通过SCADA远动通道将所述步骤7）得到的变电站电容器/电抗器投退指令下发到地区电网变电站，将风电场的无功目标值下发到风电场子站，以此完成风电场与地区电网的无功协调控制。

前述的步骤4）中，进行运行工况决策具体为，

4a）根据变电站电容器/电抗器开关刀闸状态进行实时拓扑，并结合风电场有功、无功出力和母线电压量测数据是否大于零漂死区，综合判断风电场、变电站电容器/电抗器、各母线是否处于带电运行状态；

4b）对变电站电容器/电抗器控制权限进行决策，当设备故障、动作次数越限信号发生时，电容器/电抗器将被闭锁且不可参与控制；

4c）对风电场控制权限进行决策，当风电场为退出运行或就地状态时，风电场将被闭锁且不可参与控制；