[发明专利]一种多风电场链式接入电网的电压无功协调控制方法

权利要求书

1.一种多风电场链式接入电网的电压无功协调控制方法，其特征是，包括以下内容：

1)建立风电场链式接入电网运行的简化拓扑模型

①选择平衡节点

将风电场群接入电网汇聚站作为模型的平衡节点，平衡节点电压记为相量形式为：

式中，Ust为平衡节点电压幅值，θst为平衡节点电压相角；

由于平衡节点与电网相连，所以平衡节点电压是随时间而不断发生改变的，整体控制策略是动态调整过程；

②确定风电场考核节点

模型中保留风电场被电网进行电压考核用的母线节点确定为风电场考核节点，各风电场考核母线电压记为相量形式为：

式中，Ui为被考核的第i个风场节点电压幅值，θi为相应风场节点电压相角；

③连接各考核母线的线路

连接各考核母线的线路阻抗参数记为Z_L.ij，满足(3)式：

Z_L.ij＝R_L.ij+jX_L.ij (3)

式中，R_L.ij为被考核的第i个风场节点与第j个风场节点之间线路电阻，X_L.ij为相应线路电抗；

导纳参数记为Y_L.ij，满足(4)式：

Y_L.ij＝G_L.ij+B_L.ij (4)

式中，G_L.ij为被考核的第i个风场节点与第j个风场节点之间线路电导，B_L.ij为相应线路对地电纳；

2)对风电场无功资源投入率的定义为：

式中，Q_i为无功资源投入量，Q_i.max为相应风场配置的无功补偿设备容量；

3)在满足风电场母线电压满足电网下发的考核范围时，使得系统中所有的无功设备使用量最少，求解出满足相关约束条件时的最优解；

目标函数为：

等式约束条件为：

式中：P_i、Q_i分别为模型中第i个节点注入的有功功率和无功功率；U_i为相应节点的电压幅值；G_ij和B_ij分别为模型中i节点和j节点的互导纳；G_ii和B_jj分别为模型中i节点和j节点的自导纳；θ_ij为节点i和节点j的电压相角差；

不等式约束包括风电场考核母线运行电压约束和风电场无功设备容量约束，分别(8)式和(9)式：

a.考核母线运行电压约束：

U_i.refmin＜U_i＜U_i.refmax (8)

式中，U_i为考核母线实际运行电压值，U_i.refmin和U_i.refmax分别为电网下发的母线电压容许达到的电压最小值和最大值，即母线电压运行在最小值和最大值范围内认为电压合格；

b.风电场无功设备容量约束：

Q_i.min≤Q_i≤Q_i.max (9)

式中，Q_i为风电场的无功出力值，Q_i.max、Q_i.min分别为各风场无功出力上、下限值；

4)求解2)、3)中提出的最优化问题，对于简化拓扑模型，各风电场考核母线电压运行在约束范围时每个考核节点需要的最少无功投入量Q_i.opt，设某一考核节点i下属有m个风电场，则需要对Q_i.opt进行无功分配，分配方式为按下属各风电场无功设备容量比例进行分配，第i个考核节点下属第j个风电场分配的无功出力Q_i.optj为：

其中，Q_i.z.j为第i个考核节点下属第j个风电场无功资源总容量；

5)确定各风电场的具体无功出力，应考虑风电场原拓扑中因线路和变压器环节产生的无功功率损耗，利用公式(10)得到的各风电场无功优化分配结果Q_i.opt,j，计及变压器和线路在传输过程中的无功损耗，进而得到优化后各风电场实际的优化后无功出力Q_i.final.j，公式如下：

Q_i.final.j＝Q_i.opt.j+ΔQ_i.L.j+ΔQ_i.T.j (11)

式中，ΔQ_i.L.j为风电场原拓扑中因经过传输线路产生的无功损耗；ΔQ_i.T.j为风电场原拓扑中因经过变压器产生的无功损耗；

6)通过前述的分析，确定了各风电场最终的无功投入量目标值，各风电场按此目标值进行优化调节。