[发明专利]一种大规模风电汇集电网分相潮流优化方法及系统

说明书

本发明涉及一种大规模风电汇集电网分相潮流优化方法及系统，属于风力发电技术领域，构建从系统层面进行优化控制的分相潮流优化模型，利用Pareto档案多目标粒子群优化算法对分相潮流优化模型进行优化求解，获得每种风速下大规模风电汇集电网中汇集站和各个风电场的无功补偿装置每相的补偿容量，使得大规模风电汇集电网中所有优化节点的电压不平衡度都可以满足要求，从全局角度在系统层面有效抑制风电汇集地区的三相电压不平衡现象。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种大规模风电汇集电网分相潮流优化方法及系统。

背景技术

大规模风电集中并网地区常出现三相电压不平衡现象，严重时甚至会造成风机脱网，对电力系统的安全稳定运行造成了极大不利影响。目前针对风电汇集地区潮流优化的研究多集中在网损最小、补偿装置设置总容量最小等经济性问题以及节点电压偏差最小等系统安全问题，而缺乏对从系统层面通过潮流优化改善风电集中并网地区的三相电压不平衡问题的研究，因此建立抑制风电场电压不平衡的分相潮流优化模型，并引入能准确求解优化模型得到各个风电场以及汇集站无功补偿装置每相的补偿容量的算法具有重要意义以及工程价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种大规模风电汇集电网分相潮流优化方法及系统，从全局角度在系统层面有效抑制风电汇集地区的三相电压不平衡现象。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种大规模风电汇集电网分相潮流优化方法，所述方法包括：

构建大规模风电汇集电网的分相潮流优化模型；所述分相潮流优化模型包括目标函数和约束条件；所述目标函数包括最小负序电压不平衡度均值目标函数和最小电压偏差目标函数；

获取不同风速下大规模风电汇集电网的线路参数、负荷数据、风电场输出功率数据；

根据每种风速下大规模风电汇集电网的线路参数、负荷数据、风电场输出功率数据，采用Pareto档案多目标粒子群优化算法对所述分相潮流优化模型进行求解，获得每种风速下大规模风电汇集电网中汇集站和各个风电场的无功补偿装置每相的补偿容量。

可选的，所述最小负序电压不平衡度均值目标函数为其中，F₁为负序电压不平衡度均值，U_i1为节点i的正序电压有效值，U_i2为节点i的负序电压有效值，和分别表示节点i的a相、b相和c相的电压有效值，α为旋转因子，n为节点总数；

所述最小电压偏差目标函数为其中，F₂为电压偏差，为节点i第φ相的节点电压实际值，为节点i第φ相的节点电压参考值。

可选的，所述约束条件包括：等式约束和不等式约束。

可选的，所述等式约束包括：节点电流方程约束、支路电压方程约束和三相潮流方程约束；

所述节点电流方程约束为其中，为节点i和节点j之间所连支路上流过的φ相电流，a、b、c分别为三相中的a相、b相和c相，表示节点j的φ相有功功率，表示节点j的φ相无功功率，表示节点j无功补偿装置φ相补偿的无功功率，表示节点j的φ相电压，表示与节点j相连的第l条支路上流过的φ相电流，p为节点i和节点j之间所连支路的数目；

所述支路电压方程约束为其中，表示节点i的φ相电压，表示节点i和节点j之间所连支路的支路阻抗矩阵；

所述三相潮流方程约束为其中，P_i^φ为节点i的φ相有功功率，N为整个汇集电网的节点个数，为节点k的m相电压，G_ik,φm为节点i、节点k的φ相与m相之间的电导，θ_ik,φm为节点i、节点k的φ相与m相之间的电压相角差，B_ik,φm为节点i、节点k的φ相与m相之间的电纳，表示节点i的φ相无功功率，表示节点i无功补偿装置φ相补偿的无功功率。