风电场的无功电压控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力安全技术领域，特别涉及一种风电场的无功电压控制方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 目前风电机组的单机容量仍相对较小，大型海上风电场一般由数十台，甚至上百 台风力发电机组组成。典型地，大型海上风电场由数十台或上百台690V风电机组经箱式变 升压至10或35kV，经10或35kV集电线路汇集至海上升压变，并升压至110或220kV后经送电 线路馈入电网。
[0003] 对于常规电厂，由于电厂内的机组数量较少，各机组的出力等量测均上送至调控 中心的SCADA系统，调控中心的EMS系统对电厂进行详细建模，AVC系统也直接将机组的无功 作为变量参与全网的电压无功优化计算。
[0004] 单个风电场的装机容量相对较小，且每个风电场又由数十台，甚至上百台风力发 电机组组成，如果要在调控中心EMS系统中实现对所有风电场的详细建模，其数据维护的工 作量将是极其巨大的。此外，如果将每个风电场内每台风力发电机组的量测信息上送至调 控中心SCADA系统，对SCADA系统的数据处理能力也将是极大的考验。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种风电场的无功电压控制方法，以解决现有技术中如果要 在调控中心EMS系统中实现对所有风电场的详细建模，其数据维护的工作量将是极其巨大； 将每个风电场内每台风力发电机组的量测信息上送至调控中心SCADA系统，对SCADA系统的 数据处理能力也将是极大的考验的技术问题。该方法包括:各风电场的AVC子站分别对自身 所在的风电场进行建模，并根据建模分析自身所在风电场的无功电压调节能力，将分析得 到的无功电压调节能力上报给调控中心的AVC主站;各风电场的AVC子站分别接收由调控中 心的AVC主站发送给各自风电场AVC子站的无功电压定值指令，所述无功电压定值指令是由 调控中心的AVC主站根据各风电场的无功电压调节能力计算得到的；各风电场的AVC子站根 据各自的无功电压定值指令调整自身所在风电场的无功电压。
[0006] 在一个实施例中，在各风电场的AVC子站分别对自身所在的风电场进行建模之前， 还包括:各风电场中升压变压器的高压侧由调控中心的EMS等值为机组。
[0007] 在一个实施例中，各风电场的AVC子站根据各自的无功电压定值指令调整自身所 在风电场的无功电压，包括:将无功电压的运行区间划分为安全区、预警区和警戒区，分别 对安全区、预警区和警戒区设置不同的惩罚系数；调整安全区、预警区和警戒区的惩罚系 数，调整风电场的无功电压符合无功电压定值指令。
[0008] 在一个实施例中，通过以下公式调整风电场的无功电压：
[0010] 其中，01^(63，1]，8，1'，〇(〇表示目标函数：
是节点i经相邻支路 流出的有功功率；
：是节点i经相邻支路流出的无功功率;Qci是节点i机 组无功注入;是节点i机组无功注入下限； 是节点i机组无功注入上限;是节点i并联 补偿电纳；P是节点i并联补偿电纳下限；瓦是节点i并联补偿电纳上限;Tk是有载调压绕组k的标么变比;是有载调压绕组k的标么变比下限；η是有载调压绕组k的标么变比上限； eck是有载调压绕组k中间虚拟点的电压实部;ejk是有载调压绕组k末端节点j的电压实部； fck是有载调压绕组k中间虚拟点的电压虚部;心15是有载调压绕组k末端节点j的电压虚部； 匕为压缩后的电压上限;^为压缩后的电压下限；Sl为节点i引入的松弛量，表示节点电压 越限量;w表示在目标函数中对电压越限进行惩罚的惩罚系数;Ui表示节点i的电压幅值的 平方;&表示节点i的电压幅值下限；朽表示节点i的电压幅值上限；^表示节点i的电压相 量实部;fi表示节点i的电压相量虚部;Pci表示节点i的电源有功注入;Pu表示节点i的有功 负荷;QLi表示节点i的无功负荷;SN为所有拓扑点的集合;Sc为所有机端拓扑点的集合;Sc为 并联补偿设备的集合;ST为变压器有载调压抽头的集合。
[0011] 在一个实施例中，还包括:通过以下公式对各风电场的无功电压进行校正：
[0013] 其中，B为导纳矩阵各元素虚部构成的矩阵，与导纳矩阵具有相同的稀疏性结构； AQg为拓扑点电源总无功注入变化量；目标函数f(AQG，AV，S)取为半正定二次函数;SN为 所有拓扑点的集合;Sc为所有机端拓扑点的集合；△V是电压变化向量；△QCi是机组无功注 入变化向量；A^Cl是机组无功注入变化下限向量；Δ0("是机组无功注入变化上限向量;S是 松弛变量；AVl是节点i的电压变化量；是节点i压缩后的允许电压变化下限；ΔΕ是节 点i压缩后的允许电压变化上限。
[0014] 本发明实施例还提供了一种风电场的无功电压控制装置，以解决现有技术中如果 要在调控中心EMS系统中实现对所有风电场的详细建模，其数据维护的工作量将是极其巨 大;将每个风电场内每台风力发电机组的量测信息上送至调控中心SCADA系统，对SCADA系 统的数据处理能力也将是极大的考验的技术问题。该装置包括:建模分析模块，用于对AVC 子站自身所在的风电场进行建模，并根据建模分析自身所在风电场的无功电压调节能力， 将分析得到的无功电压调节能力上报给调控中心的AVC主站;接收模块，用于接收由调控中 心的AVC主站发送给各自风电场AVC子站的无功电压定值指令，所述无功电压定值指令是由 调控中心的AVC主站根据各风电场的无功电压调节能力计算得到的；电压控制模块，用于各 风电场的AVC子站根据各自的无功电压定值指令调整自身所在风电场的无功电压。
[0015] 在一个实施例中，在各风电场的AVC子站分别对自身所在的风电场进行建模之前， 各风电场中升压变压器的高压侧由调控中心的EMS等值为机组。
[0016] 在一个实施例中，所述电压控制模块，包括:划分单元，用于将无功电压的运行区 间划分为安全区、预警区和警戒区，分别对安全区、预警区和警戒区设置不同的惩罚系数； 控制单元，用于调整安全区、预警区和警戒区的惩罚系数，调整风电场的无功电压符合无功 电压定值指令。
[0017] 在一个实施例中，所述控制单元，具体通过以下公式调整风电场的无功电压：
[0019] 其中，01^(6 4，1]，8，1'，〇(〇表示目标函数；
是节点i经相邻支路 流出的有功功率：
是节点i经相邻支路流出的无功功率;Qci是节点i机 组无功注入;是节点i机组无功注入下限；是节点i机组无功注入上限;Β:是节点i并联 补偿电纳办是节点i并联补偿电纳下限办是；瓦是节点i并联补偿电纳上限;Tk是有载调 压绕组k的标么变比;办是有载调压绕组k的标么变比下限是；是有载调压绕组k的标么变 比上限；eck是有载调压绕组k中间虚拟点的电压实部;ejk是有载调压绕组k末端节点j的电 压实部;fck是有载调压绕组k中间虚拟点的电压虚部;仏是有载调压绕组k末端节点j的电 压虚部；为压缩后的电压上限;Yu为压缩后的电压下限；Sl为节点i引入的松弛量，表示 节点电压越限量;w表示在目标函数中对电压越限进行惩罚的惩罚系数;Ui表示节点i的电 压幅值的平方$表示节点i的电压幅值下限；R表示节点i的电压幅值上限；示节点i 的电压相量实部;fi表示节点i的电压相量虚部;Pci表示节点i的电源有功注入;Qci表示节点 i的电源无功注入;？^表示节点i的有功负荷;(^表示节点i的无功负荷;并联补偿设备i 的并联电纳;Tk为变压器有载调压抽头k的标么变比；SN为所有拓扑点的集合;SC为所有机端 拓扑点的集合;&为并联补偿设备的集合;ST为变压器有载调压抽头的集合。
[0020] 在一个实施例中，还包括:电压校正模块，用于通过以下公式对各风电场的无功电 压进行校正：
[0022] 其中，B为导纳矩阵各元素虚部构成的矩阵，与导纳矩阵具有相同的稀疏性结构； AQg为拓扑点电源总无功注入变化量；目标函数f(AQG，AV，S)取为半正定二次函数;S