[发明专利]一种计及无功电价补偿的自动电压控制系统和控制方法

权利要求书

1.一种计及无功电价补偿的自动电压控制系统，其特征在于，所述自动电压控制系统适于具有风电场电站和/或光伏电站的电力系统；

所述自动电压控制系统包括AVC主站、至少一个AVC子站、以及若干个信息终端；

所述AVC子站与至少一个信息终端电连接，所述信息终端与电力系统中的发电设备的控制单元一一对应电连接；

所述AVC主站包括相互电连接的EMS能量管理子系统和第一功率预测子系统；

所述AVC子站包括场站综合控制终端、第二功率预测子系统、以及升压站监控单元、风机监控单元、无功补偿装置、气象信息采集单元，所述第二功率预测子系统、升压站监控单元、风机监控单元、无功补偿装置、气象信息采集单元分别电连接至场站综合控制终端；

所述EMS能量管理子系统与场站综合控制终端电连接，所述第一功率预测子系统与第二功率预测子系统电连接；

所述EMS能量管理子系统中包括有一实现计及无功电价补偿的自动电压控制方法的第一算法模块，所述场站综合控制终端中包括有一利用Q/V无功电压控制策略以实现场站内多逆变器无功协调控制的第二算法模块；

所述信息终端被设置成实时采集发电设备的运行参数模拟量，发送至场站综合控制终端，经由场站综合控制终端传输至EMS能量管理子系统；

所述EMS能量管理子系统接收电力系统中所有信息终端发送的电网实时运行参数，结合第一功率预测子系统发送的功率预测总结果，将之导入第一算法模块，计算后获取优化后的无功电价补偿优化模型、以及各电站的无功目标值和/或调整值，再将优化后的无功电价补偿优化模型、以及各电站的无功目标值和/或调整值转换成无功电压控制指令下发至对应的场站综合控制终端；

所述场站综合控制终端接收EMS能量管理子系统发送的无功电压控制指令，将之导入第二算法模块，以计算获取对应的机组无功功率调整、主升压站有载分接头位置调整、动态无功补偿装置投入量调整、逆变器调相运行参数调整控制指令，并将获取的控制指令分别下发至对应的电力设备；

所述场站综合控制终端还被设置成将EMS能量管理子系统发送的无功电压控制指令发送至第二功率预测子系统，第二功率预测子系统根据接收的无功电压控制指令生成本地功率预测结果，再将之传输至第一功率预测子系统，第一功率预测子系统接收电力系统中所有第二功率预测子系统发送的本地功率预测结果，综合后生成功率预测总结果；

其中，计及无功电价补偿的自动电压控制方法包括：

S1：确定各场站有功及无功电价补偿参数，计算得到无功成本为：

f(Q_Gi)＝C_Q+C_loss+C_opp

其中，C_Q为投资成本，C_loss为损耗成本，C_opp为机会成本；

采用二次拟合后将上述公式等效转换成：

式中，c₂、c₁、c₀分别为二次项函数的系数，Q_Gi为发电机i或逆变器调相运行时的无功出力；

S2：实时读取电网变量参数数据，包括拓扑数据、遥测数据、遥信数据和可再生能源场站无功电价补偿参数；

S3：建立计及无功电价补偿的逆变器调相运行自动电压控制优化目标函数：

其中，f(P_Gi)为有功成本，为串联或并联无功补偿器时的无功成本，N_c为无功补偿设备数量；C_Cj为第j个无功补偿成本系数，Q_Cj为第j个无功补偿投入容量；

S4：引入如下约束条件：

式中，P_Gi、P_Di为节点i的有功发电负荷数据,Q_Gi、Q_Di为节点i的无功发电负荷数据；U_j为相连的节点j的母线电压；G_ij、B_ij为支路ij导纳；θ_ij为支路ij相角差；U_i,min、U_i，max分别为节点i最小和最大电压；Q_i，min、Q_i，max分别为场站i的最小和最大无功出力；Q_ci，min、Q_ci，max分别为无功补偿设备i的最小和最大无功出力；

S5：获得无功电价补偿优化模型如下：

式中，f(x)为目标函数；h(x)为潮流等式约束；g(x)为不等式约束，l、u分别为不等式约束的上下限；

S6：由AVC主站系统求解步骤S5中无功电价补偿优化模型的最优结果，将各场站的无功补偿容量或电压的目标值和/或调整量下发子站执行；

S7：完成计及无功电价补偿的逆变器调相运行AVC系统执行，返回步骤S2。