[发明专利]含风电的电力系统电压稳定性协调控制方法

说明书

本发明公开了一种含风电的电力系统电压稳定性协调控制方法，首先根据含风电的电力系统结构，确定可用于电压稳定性控制的预选控制变量，然后计算各台双馈风力发电机的无功备用裕度相对于各个预选控制变量的灵敏度，基于灵敏度对预选控制变量进行筛选和权重因子分配，基于无功备用裕度和电压稳定裕度的线性关系，采用筛选得到控制变量构建协调控制的最优化模型，求解最优化模型得到各个控制变量的值，对相应的设备进行控制。本发明通过三种控制措施的协调控制，保证含风电的电力系统的电压稳定性。

技术领域

本发明属于风电系统稳定性技术领域，更为具体地讲，涉及一种含风电的电力系统电压稳定性协调控制方法。

背景技术

电压稳定是指系统在扰动后保持电压水平的能力，电压稳定性是指系统在扰动后的行为变化。近几年来，随着工业的持续发展，风力发电的利用率不断提高。通过长输电线路将多个风电场集成到电力系统中，由于风电的随机性和不确定性，给系统电压稳定性带来了巨大的挑战。风速突变引起的功率波动将影响电网的电压稳定性。如果电压太低，连接到该母线上的风电场可能会脱机。此外，由于缺乏动态无功支持，电压不稳定可能导致系统崩溃。

在电压稳定性研究中，无功备用是无功评估问题的必要条件。无功储备裕度对维持足够的电压控制和稳定的影响是众所周知的。目前增加无功备用裕度的措施主要是减少发电机有功功率输出，加入无功补偿设备或者切除部分负荷。从优先级，安全性，经济性角度出发，如何协调三种控制措施的权重，每种控制措施具体的控制量是多少，在保持系统电压稳定的同时达到所施加的控制量最小就很重要。通过求解三种控制措施里各个控制变量分别对无功功率提升的敏感度，将各个控制变量进行优先级排序，通过数学建模，建立求解最小控制量的凸二次规划问题模型。在求解最优化问题中，传统的算法如线性和连续线性规划算法，牛顿法，内点法等由于其复杂性，不收敛性和很高的计算成本，这些算法不能解决复杂目标函数的约束问题，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含风电的电力系统电压稳定性协调控制方法，通过三种控制措施的协调控制，保证含风电的电力系统的电压稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明含风电的电力系统电压稳定性协调控制方法包括以下步骤：

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φ′₁，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′∈φ′₁；确定可用于无功补偿的并联电容，记其集合为φ′₂，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′∈φ′₂；确定可用于进行有功功率切负荷操作的负载，记其集合为φ′₃，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′∈φ′₃；确定可用于进行无功功率切负荷操作的负载，记其集合为φ′₄，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′∈φ′₄；

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：