[发明专利]一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法

权利要求书

1.一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，其特征在于：分为计划模式、在线模式和紧急模式。

2.根据权利要求1所述的一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，其特征在于，计划模式：引入电网的运行计划和风电场的功率预测信息，综合考虑电网、风电场、风电机组的安全性与风电场的经济性，提前制定离散调节设备的控制方案，具体步骤如下：

a-1)风电场向电网调度中心滚动发送未来6-8小时的风电场功率预测信息，电网调度中心向风电场滚动下发未来6-8小时的电网运行计划和风电场的无功电压控制目标；

a-2)根据风电场的实际情况，定义计划模式下的安全性指标与经济性指标，并选择相应的合适的权重，离散设备的寿命受调节次数的限制，因此定义离散设备的调节费用为经济性指标：

E₁＝n_cC_c+n_tC_t(1a)

由于动态无功补偿装置能够有效改善风电场在受扰下的电压，故在保证同等控制质量的前提下，需要为紧急状态保留一定的动态武功容量，因此定义安排的动态无功功率的相对使用量为安全性指标：

S1=∫t=t1t=t1+6h|Qdz(t)Qdzc(t)|dt---(1b)]]>

式中：E₁，S₁分别为经济性指标、安全性指标，n_c，n_t分别为电容器和有载调压变压器分接头的调节次数，C_c，C_t分别为电容器和有载调压变压器分接头的单位调节成本，Q_dz(t)，分别为t时刻安排的动态无功出力和动态无功容量，S₁为对动态无功相对使用量在未来6小时(从t₁到t₁+6h)的积分，

a-3)根据滚动的风电场功率预测信息与电网下发的控制目标，风电场综合无功电压控制系统每隔6-8小时进行综合考虑经济性与安全性的优化计算，得到未来6-8小时的离散调节设备的控制计划：

目标函数如式(2)：

mmF₁＝A₁E₁+A₂S₁+λCE₁(2)

式中：A₁，A₂分别为经济性指标与安全性指标的权重系数。CE1为对电网调度控制目标跟踪的偏差，如式(3)所示，λ为罚系数，

CE1=∫t=t1t=t1+6h|Vpccref(t)-Vpcc(t)|dt---(3)]]>

式中：V_pcc(t)分别为t时刻电网调度下达的PCC点电压的控制目标与大致实际值，

约束条件：

i)电压约束

风电场内各节点电压须满足电压安全性约束，PCC点的电压需满足风电场的并网标准，如式(4)所示：

0.9≤V_i≤1.1(4a)

0.97≤Vkpcc≤1.07---(4b)]]>

式中：V_i，分别为集群风电系统节点i与风电场k的PCC点的电压，

ii)无功容量约束

受逆变器容量限制，双馈风电机组的无功容量随有功出力的增加而减小，因此采用风电机组调节无功时需考虑其容量的约束，如式(5)所示：同时，由于风功率预测只能预测到整个风电场的总有功出力，不能精确地预测每台风电机组的有功出力，因此在计算所有风电机组的总无功容量时，需将整个风电场等值为一台机进行计算：

Qgzmin≤Qgz≤Qgzmax---(5)]]>

式中：Q_gz，分别为所有双馈风电机组总无功、总无功最小值与最大值，

iii)潮流约束

Pi=ViΣj∈iVj(Gijcosθij+Bijsinθij)---(6a)]]>

Qi=ViΣj∈iVj(Gijsinθij-Bijcosθij)---(6b)]]>

式中：P_i，Q_i，V_i，Q_ij分别为节点注入有功、无功、节点i的电压、节点i和j之间的电导和功角，G_ij+jB_ij为节点i和j之间的导纳，G_ii+jB_ii为节点i自导纳；

iv)调节时间间隔约束

为保护电容器组，其控制应受到投切时间间隔的限制：

T_i+1-T_i≥T_iter(7)

式中：T_i，T_i+1分别为电容器的第i，i+1次投切时间，T_iter为电容器的最小投切时间间隔，

v)调节次数约束

电容器组和有载调压变压器的寿命受调节次数的影响，因此有最大投切次数的限制：

n≤n_max    (8)

式中：n为日投切次数，n_max为日最大投切次数，

将得到的各无功调节设备的控制计划按照“时间、控制目标”的指令形式下发至各自的本地控制器中；

a-4)各离散调节设备根据本地控制器的指令进行调节。