1.一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:当海上风电场的并网点电压upcc发生波动时,根据并网点电压的偏差δupcc,计算并网点的无功缺额qref、各风电机组的无功出力极限qi_max与qi_min以及无功电压灵敏度矩阵s;
步骤2:根据并网点的无功缺额qref、各风电机组的无功出力极限qi_max与qi_min,分配场内风电机组所需无功出力qwind与无功补偿装置的无功出力qs;
步骤3:根据场内风电机组所需无功出力qwind、各风电机组的无功出力极限qi_max与qi_min以及无功电压灵敏度矩阵s,分配各风电机组的无功出力qi。
2.根据权利要求1所述的一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法,其特征在于,所述步骤1具体为:
首先获取风电场拓扑及线路参数,检测各节点的电压、功率;一次检测结束后判断并网点电压是否越线,包括:
(1)若判定结果为“是”,则计算并网点的无功缺额qref、各风电机组的无功出力极限qi_max与qi_min以及无功电压灵敏度矩阵s;
其中并网点的无功缺额qref利用pi调节得出缺额值,各风电机组的无功出力极限利用双馈式感应发电机组等值电路计算得出无功输出范围:
针对转子电流极限,风电机组的无功出力极限为qsr:
xs=xσs+xm(2)
式中,us、irmax分别为定子侧电压、转子侧极限电流,xσs,xm分别为定子漏抗和励磁电抗,ps为风电机组的输出功率;
针对定子电流极限,风电机组的无功出力极限为qss:
式中ismax为转子侧极限电流;
由式1、2可得,发电机组定子侧无功极限为qs:
无功电压灵敏度的计算过程如下:
在潮流计算中,节点电压以极坐标方式表示,系统节点功率修正方程表示为:
式中δp、δq分别为有功功率微增向量和无功功率微增向量;δθ、δv分别为节点电压相角微增量和电压幅值微增量;j为潮流计算中的雅克比矩阵;通常在高压电力系统中,有功功率主要与各节点电压的角度有关,无功功率与各节点电压幅值有关,采用p-q潮流分解法思想,对j中参数进行简化,则有:
△q=jqv△v/v(6)
其中jqv如下式:
联立上述式子展开得:
进行化简得到电压灵敏度矩阵s为:
△v=(b″)-1(v)-1△q=s△q(9)
式中,b″矩阵元素计算如下式:
式中,xij为支路ij的电抗,bi0为节点i的接地支路电纳;
(2)若判定结果为“否”,则进行下一次检测。
3.根据权利要求2所述的一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法,其特征在于,所述步骤2具体为:
根据步骤1所得到的风电场并网点的无功缺额qref、各风电机组的无功出力极限qi_max与qi_min,分配场内风电机组所需无功出力qwind与无功补偿装置的无功出力qs;在此优先调节海上风电机组的无功出力,判断并网点的无功缺额是否大于海上风电无功出力极限,包括:
(1)若判定结果为“是”,即qref>qwind_max或qref<qwind_min,则此时保持场内风电机组所需无功出力qwind为qwind_max或qwind_min,而根据并网点的无功缺额与海上风电无功出力极限,得出无功补偿装置需要补偿的无功功率为:
(2)若判定结果为“否”,即qwind_min<qref<qwind_max,则此时保持场内风电机组所需无功出力为qref。
4.根据权利要求3所述的一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法,其特征在于,所述步骤3具体为:
根据步骤1所得出的场内风电机组所需无功出力qwind、各风电机组的无功出力极限qi_max与qi_min以及无功电压灵敏度矩阵s,分配各风电机组的无功出力qi;
将海上风电机组无功输出对并网点电压无功电压灵敏度依次排序,优先调节灵敏度最大的节点s1风电机组,判断场内风电机组所需无功出力qwind是否大于节点s1风电机组的无功出力极限qs1_max与qs1_min,包括:
(1)若判定结果为“是”,即qwind>qs1_max或qwind<qs1_min,则此时将节点s1无功输出保持为qs1_max或qs1_min,之后根据灵敏度顺序继续选择下一节点s2,继续进行判断直至选择到节点sk将场内风电机组所需无功出力qwind分配完毕,则全部节点的无功输出为:
式中,n为海上风电场内风电机组的组数;
(2)若判定结果为“否”,即qs1_min<qwind<qs1_max,则此时将s1节点无功输出保持为qwind,其他节点无功输出保持为0;
判断结束,进行相应的控制后,跳回步骤1继续检测各节点的电压、功率。