在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，包括以下步驟：獲取含風(fēng)電的電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；利用圖論的方法，根據(jù)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)含有風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓控制進(jìn)行分區(qū)；根據(jù)分區(qū)的主導(dǎo)系數(shù)矩陣，獲取各分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，其中主導(dǎo)系數(shù)矩陣中主導(dǎo)系數(shù)最大的節(jié)點(diǎn)為該電壓控制分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)；以及將風(fēng)電場(chǎng)的無功功率作為變量，利用電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的算法，根據(jù)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的電壓參考值，將風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系并參與電網(wǎng)電壓管理。該方法具有普遍適用性，便于應(yīng)用于實(shí)際。
【專利說明】在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源與節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】和電力系統(tǒng)無功電壓控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及將風(fēng)電場(chǎng)作為一種電源納入電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系進(jìn)行電壓控制的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]無功電壓?jiǎn)栴}是大規(guī)模集群風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)之后運(yùn)行關(guān)注的主要問題之一。目前我國(guó)電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的無功電壓都是針對(duì)單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)(Point of CommonCoupling，PCC)進(jìn)行考核的。在風(fēng)電開發(fā)的初期，由于風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量較少，接入水平較低且處于電網(wǎng)末端，其無功電壓?jiǎn)栴}的影響往往集中在風(fēng)電場(chǎng)自身，對(duì)電網(wǎng)電壓影響較小。但是隨著風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)，單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量不斷增大，而且往往大量風(fēng)電場(chǎng)連片集中接入電網(wǎng)，形成百萬千瓦、千萬千瓦的集群風(fēng)電場(chǎng)。集群風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量大，有功出力波動(dòng)造成的無功出力波動(dòng)嚴(yán)重惡化風(fēng)電接入地區(qū)的電壓-無功狀況。
[0003]針對(duì)單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的電壓控制，主要從風(fēng)電場(chǎng)側(cè)提出了風(fēng)電場(chǎng)無功電壓控制方法，而未考慮將風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)作為整體統(tǒng)一進(jìn)行電壓控制，而以風(fēng)電場(chǎng)為單位、各自獨(dú)立進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式無法滿足接入電網(wǎng)的調(diào)壓需求。而現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)將風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)作為整體統(tǒng)一進(jìn)行電壓控制的研究，主要利用風(fēng)電場(chǎng)的無功調(diào)節(jié)能力參與區(qū)域電網(wǎng)的優(yōu)化或參與電網(wǎng)二級(jí)電壓控制的想法，而并未明確風(fēng)電場(chǎng)無功電壓控制系統(tǒng)在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中的定位和參與全網(wǎng)電壓控制的具體方法。
[0004]目前我國(guó)各區(qū)域電網(wǎng)普遍采用三級(jí)電壓控制技術(shù)，因此，如何將風(fēng)電場(chǎng)納入現(xiàn)有三級(jí)電壓控制體系，進(jìn)行統(tǒng)一的電壓管理，成為風(fēng)電融入大電網(wǎng)，并提高電網(wǎng)的電壓水平的基礎(chǔ)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]綜上所述，確有必要提供一種將風(fēng)電場(chǎng)納入現(xiàn)有三級(jí)電壓控制體系對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法。
[0006]一種在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，包括以下步驟:獲取含風(fēng)電的電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；利用圖論的方法，根據(jù)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)含有風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓控制進(jìn)行分區(qū)；根據(jù)分區(qū)的主導(dǎo)系數(shù)矩陣，獲取各分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，其中主導(dǎo)系數(shù)矩陣中主導(dǎo)系數(shù)最大的節(jié)點(diǎn)為該電壓控制分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)；以及將風(fēng)電場(chǎng)的無功功率作為變量，利用電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的算法，根據(jù)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的電壓參考值，將風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系并參與電網(wǎng)電壓管理。
[0007]本發(fā)明通過通過對(duì)含風(fēng)電的電網(wǎng)進(jìn)行電壓控制分區(qū)，并求取各分區(qū)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，將風(fēng)電場(chǎng)納入現(xiàn)有的三級(jí)電壓控制體系，使風(fēng)電場(chǎng)接受電網(wǎng)的統(tǒng)一電壓控制，具有普遍適用性，便于應(yīng)用于實(shí)際，能顯著提高電網(wǎng)、風(fēng)電場(chǎng)等多方的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1為本發(fā)明提供的將風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系以對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電壓進(jìn)行控制的流程圖。
[0009]圖2為本發(fā)明提供的集群接入式風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系的具體方式圖。
[0010]圖3為本發(fā)明提供的單場(chǎng)接入式風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系的具體方式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面根據(jù)說明書附圖并結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)表述。
[0012]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的將風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系以對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電壓進(jìn)行控制的流程圖，主要包括以下步驟:
步驟S10，對(duì)含有風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓控制進(jìn)行分區(qū)；
步驟S20，獲取各分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)；以及
步驟S30，根據(jù)各主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)將風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系并參與電網(wǎng)電壓管理。
[0013]在步驟S10中，可通過以下方法對(duì)含有風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓控制進(jìn)行分區(qū):
步驟S11，獲取含風(fēng)電的電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，1~n+ I為各節(jié)點(diǎn)編號(hào)；
步驟S12，計(jì)算含風(fēng)電的電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)j的無功功率込對(duì)節(jié)點(diǎn)3的電壓的無功控制靈敏度芎；
步驟S13，得到含風(fēng)電的電網(wǎng)無功控制靈敏度全矩陣;
步驟S14，對(duì)所述含風(fēng)電的電網(wǎng)無功控制靈敏度全矩陣P進(jìn)行規(guī)格化處理，得到矩陣Kqt ；
步驟S15，構(gòu)造矩陣K^t的約化關(guān)聯(lián)矩陣C = [ci]；以及
步驟S16，對(duì)C矩陣搜索，得到含風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓控制分區(qū)。
[0014]在步驟S11中，含風(fēng)電的電網(wǎng)的潮流計(jì)算中，平衡節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為Kq其中平衡節(jié)點(diǎn)一般選擇容量較大的風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。
[0015]在步驟S12中，所述無功控制靈敏度#的具體求取方法可為:
步驟S121，在含風(fēng)電的電網(wǎng)的潮流計(jì)算中，將節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1~n設(shè)置為PQ節(jié)點(diǎn)；
步驟S122，單獨(dú)改變節(jié)點(diǎn)J的無功功率，記錄此時(shí)節(jié)點(diǎn)2的電壓變化量AR ,并記錄節(jié)
占的無功功率變化量AQj,則:
【權(quán)利要求】
1.一種在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，包括以下步驟: 獲取含風(fēng)電的電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)； 根據(jù)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)含有風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓控制進(jìn)行分區(qū)； 計(jì)算該分區(qū)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的主導(dǎo)系數(shù)得到該分區(qū)的主導(dǎo)芊數(shù)矩陣并根據(jù)分區(qū)的主導(dǎo)系數(shù)矩陣Af，獲取各分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，其中主導(dǎo)系數(shù)矩陣K中主導(dǎo)系數(shù)最大的節(jié)點(diǎn)為該電壓控制分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)；以及 將風(fēng)電場(chǎng)的無功功率作為變量，利用電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的算法，根據(jù)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的電壓參考值，將風(fēng)電場(chǎng)納入三級(jí)電壓控制體系并參與電網(wǎng)電壓管理。
2.如權(quán)利要求1所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，所述對(duì)含有風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓進(jìn)行分區(qū)包括以下步驟: 獲取含風(fēng)電的電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，其中，I' ?+I為各節(jié)點(diǎn)編號(hào)； 計(jì)算含風(fēng)電的電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)J的無功功率島對(duì)節(jié)點(diǎn)i的電壓R的無功控制靈敏度； 獲取含風(fēng)電的電網(wǎng)無功控制靈敏度全矩陣，其中:

3.如權(quán)利要求2為所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，所述無功控制靈敏度通過以下方法獲得: 在含風(fēng)電的電網(wǎng)的潮流計(jì)算中，將節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)廣?設(shè)置為PQ節(jié)點(diǎn)； 單獨(dú)改變節(jié)點(diǎn)J的無功功率，記錄此時(shí)節(jié)點(diǎn)i的電壓變化量AUi ,并記錄節(jié)點(diǎn)j的無功功率變化量Δ@.，則無功控制靈敏度滿足:
4.如權(quán)利要求1所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，所述各分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)通過以下方法獲取: 根據(jù)節(jié)點(diǎn)，的電壓變化量及節(jié)點(diǎn)j的電壓變化量4巧計(jì)算電壓控制靈敏度r愚 計(jì)算含風(fēng)電的電網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電壓控制靈敏度g,得到含風(fēng)電的電網(wǎng)的電壓控制靈敏度全矩陣:
5.如權(quán)利要求4所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，所述電壓控制靈敏度通過以下方法獲取: 在含風(fēng)電的電網(wǎng)的潮流計(jì)算中，將節(jié)點(diǎn)I 設(shè)置為PV節(jié)點(diǎn)； 單獨(dú)改變節(jié)?的電壓，記錄此時(shí)節(jié)點(diǎn)；的電壓變化量,并記錄節(jié)點(diǎn)J的電壓變化量,根據(jù)AtZj 計(jì)算<。
6.如權(quán)利要求4所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，所述主導(dǎo)系數(shù)通過以下方法獲取:令《為含風(fēng)電的電網(wǎng)的某電壓控制分區(qū)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) m為各節(jié)點(diǎn)編號(hào)，節(jié)點(diǎn):的主導(dǎo)系數(shù)Aii為該分區(qū)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)i的電氣距離之和:
7.如權(quán)利要求1所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，第三級(jí)電壓控制通過以下方式進(jìn)行:在原有的電網(wǎng)AVC系統(tǒng)中，將風(fēng)電場(chǎng)與傳統(tǒng)的發(fā)電廠、變電站一起作為無功源，即將風(fēng)電場(chǎng)的無功功率也作為變量，電網(wǎng)調(diào)度中心利用電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的算法，以全網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為目標(biāo)，進(jìn)行全網(wǎng)的無功優(yōu)化，得到并下發(fā)各無功電壓控制分區(qū)的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的電壓參考值
8.如權(quán)利要求1所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，第二級(jí)電壓控制通過以下方式進(jìn)行:在原有的電網(wǎng)AVC系統(tǒng)中，將風(fēng)電場(chǎng)與傳統(tǒng)的發(fā)電廠、變電站一起作為無功源，即將風(fēng)電場(chǎng)的無功功率也作為變量，各電壓控制分區(qū)利用電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的算法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制區(qū)域內(nèi)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的電壓參考值的跟蹤為目標(biāo)，進(jìn)行區(qū)域電網(wǎng)的無功優(yōu)化，得到并下發(fā)各電壓控制分區(qū)中的各發(fā)電廠、變電站或風(fēng)電場(chǎng)下發(fā)電壓參考值
9.如權(quán)利要求1所述的在電網(wǎng)三級(jí)電壓控制體系中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓控制的方法，其特征在于，第一級(jí)電壓控制的實(shí)現(xiàn)方式為:各發(fā)電廠利用發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、各變電站利用無功電壓綜合控制裝置、各風(fēng)電場(chǎng)利用安裝在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電AVC系統(tǒng)完成對(duì)第二級(jí)電壓控制下發(fā)的電壓參考值的跟蹤。`
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103490443SQ201310281140
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】魯宗相, 賀惠民, 陳惠粉, 吳濤, 喬穎, 李善穎 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 國(guó)家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司