[发明专利]含风电的电力系统电压稳定性协调控制方法

权利要求书

1.一种含风电的电力系统电压稳定性的协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据含风电的电力系统结构，确定可用于有功功率输出调节的双馈风力发电机，记其集合为φ₁′，将这些双馈风力发电机的有功功率输出变化量△P_gi′作为预选控制变量，i′∈φ₁′；确定可用于无功补偿的并联电容，记其集合为φ₂′，将这些并联电容的等效电纳变化量△B_j′作为预选控制变量，j′∈φ₂′；确定可用于进行有功功率切负荷操作的负载，记其集合为φ₃′，将这些负载在进行切负荷操作时的有功功率变化量△P_a′作为预选控制变量，a′∈φ₃′；确定可用于进行无功功率切负荷操作的负载，记其集合为φ₄′，将这些负载在进行切负荷操作时的无功功率变化量△Q_b′作为预选控制变量，b′∈φ₄′；

S2：预先采集含风电的电力系统的历史运行数据，计算各台双馈风力发电机的无功备用裕度Q_rn相对于各个预选控制变量所对应参数的灵敏度，n＝1,2,…,N，N表示双馈风力发电机的数量；将各个控制变量所对应参数的灵敏度的绝对值进行平均得到平均灵敏度，然后将预选控制变量按照所对应参数进行分类，对于每个分类中的预选控制变量按照平均灵敏度大小进行降序排列，在每个分类中根据需要选择平均灵敏度大于预设阈值的若干个预选控制变量，将这些预选控制变量作为构建协调控制模型所使用的控制变量，其中：

将作为控制变量的双馈风力发电机的有功功率输出变化量记为△P_gi，i∈φ₁，φ₁表示筛选得到的作为控制变量的有功功率输出变化量对应的双馈风力发电机集合；将作为控制变量的并联电容的等效电纳变化量记为△B_j，j∈φ₂，φ₂表示筛选得到的作为控制变量的等效电纳变化量对应的并联电容集合；将作为控制变量的负载在进行切负荷操作时的有功功率变化量记为△P_la，a∈φ₃，φ₃表示筛选得到的作为控制变量的有功功率变化量的负载的集合；将作为控制变量的负载在进行切负荷操作时的无功功率变化量记为△Q_lb，b∈φ₄，φ₄表示筛选得到的作为控制变量的无功功率变化量的负载的集合；

S3：对于筛选出的控制变量，根据所对应的灵敏度大小为各个控制变量设置权重因子，灵敏度越大对应的权重因子越大；

S4：基于步骤S2中筛选得到的控制变量构建协调控制模型，具体表达式如下：

其中，F表示最小化问题，分别为步骤S3中确定的各控制变量对应的权重因子；

约束条件包括：

其中，是第n台双馈风力发电机初始的无功备用裕度值，是第n台双馈风力发电机的无功备用裕度最小限制值，表示无功备用裕度Q_rn与双馈风力发电机的有功功率输出P_gi的灵敏度关系，表示无功备用裕度Q_rn与并联电容的等效电纳B_j的灵敏度关系，表示无功备用裕度Q_rn与作为控制变量的负载在进行切负荷操作时有功功率P_la的灵敏度关系，表示无功备用裕度Q_rn与作为控制变量的负载在进行切负荷操作时无功功率Q_lb的灵敏度关系；

其中，VSM₀为系统初始电压稳定裕度值，VSM_min为最小电压稳定裕度限制值；

其中，为总线k的电压初始值，分别为总线k的电压最小值和最大值；

其中，分别表示双馈风力发电机的有功功率变化量△P_gn的最小值和最大值，分别表示并联电容的等效电纳变化量△B_j的最小值和最大值，分别表示作为控制变量的负载在进行切负荷操作时有功功率变化量△P_la的最小值和最大值，分别表示作为控制变量的负载在进行切负荷操作时无功功率变化量△Q_lb的最小值和最大值；

S5：对步骤S4中构建的协调控制模型进行求解，得到各个控制变量的值，对相应的设备进行控制。

2.根据权利要求1所述的含风电的电力系统电压稳定性的协调控制方法，其特征在于，所述步骤S2中无功备用裕度相对于双馈风力发电机的有功功率输出的灵敏度计算公式如下：

其中，P_gi′表示双馈风力发电机i′的有功功率输出，Q_rn、Q_maxn、分别表示第n台风力发电机的无功备用裕度、第n台风力发电机无功功率输出最大值、第n台风力发电机无功功率输出变化量，表示总线k上的无功功率负载，表示在总线k处注入的无功功率，k表示总线的序号，k＝1,2,…,K，K表示总线数量，θ_k′和V_k′分别表示总线k′的相位角和总线k′的电压幅度，k′＝1,2,…,K；

无功备用裕度相对于并联电容的等效电纳的灵敏度计算公式如下：

其中，B_j′表示并联电容器j′的等效电纳；

无功备用裕度相对于切负荷时有功功率和无功功率的灵敏度的计算公式如下：

其中，P_la′表示负载a′的有功功率，Q_lb′表示负载b′的无功功率。