一种风电场区域分层无功控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种风电场区域分层无功控制方法将风电场控制根据场景分为区域控制和场站控制。区域控制即对低压侧母线的控制，在该种控制场景下，系统的控制单元为针对一个区域的低压母线，系统接收上一控制层下发的AVC指令，并将其分解成针对各个下一控制层的指令，并下发到下一层。场站控制即对发电单元的控制，在该种控制场景下，系统的控制单元为场站内的发电单元，系统接收区域控制层下发的AVC指令，并将其分解成针对各个发电单元的指令，并下发到各个发电单元。本发明提出的一种风电场区域分层无功控制方法，多电场区域性调控的新需求，加强系统的健壮性，提高了场站控制系统的安全性和稳定性。
【专利说明】
一种风电场区域分层无功控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及风电场技术领域，尤其涉及一种风电场区域分层无功控制方法。【背景技术】
[0002]由于风电出力具有随机性、间歇性和波动性的特点，因此大规模的风电并网将会对电网的安全稳定运行产生一定的不利影响。随着风电装机容量的迅速增长和风电并网比重的逐步增加，为保证电网对风电的接纳、促进风电和电网的协调发展，需要对风电场进行电压无功自动控制，目的是提高全网的电压合格率和降低网损，提升电网的安全运行水平， 和电网对风电的接纳能力。但是，现有控制系统都是接收调度命令直接控制电场内的发电设备，满足不来多电场区域性调控的新需求。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种风电场区域分层无功控制方法。
[0004]本发明提出的一种风电场区域分层无功控制方法，包括以下步骤:
[0005]S1、将风电场无功控制分为区域控制系统和场站控制系统，区域控制系统用于对低压侧母线进行控制，场站控制系统用于对发电单元进行控制；
[0006]S2、场站控制系统采集风机监控系统数据、无功补偿装置数据和升压站监控系统数据，其中，风机监控系统数据包括:风机电压、风机电流和风机无功功率，无功补偿装置数据包括无功功率，升压站监控系统数据包括:母线电压、母线电流和母线出线无功功率；
[0007]S3、场站控制系统根据采集的风机监控系统数据、无功补偿装置数据和升压站监控系统数据计算场站控制系统数据并上送给区域控制系统，场站控制系统数据包括场站总可增无功功率和场站总可减无功功率；
[0008]S4、区域控制系统根据场站控制系统数据和升压站监控系统数据计算出区域控制数据并上送给调度主站系统，区域控制数据包括区域总可增无功功率和区域总可减无功功率；
[0009]S5、调度主站系统根据获得的区域控制数据生成区域调控命令，区域调控命令包括区域电压目标值和区域无功目标值；
[0010]S6、区域控制系统根据区域调控命令和当前区域控制系统数据计算场站电压目标值和场站无功目标值，并生成场站调控命令下发到场站控制系统；
[0011]S7、场站控制系统根据场站调控命令并结合当前场站控制系统数据计算受控风机电压目标值和无功目标值，然后生成受控风机调控命令控制风机工作;并计算无功补偿装置的电压目标值和无功目标值，然后生成无功补偿装置调控命令控制无功补偿装置工作。
[0012]优选地，步骤S4中，区域控制系统获取的升压站监控系统数据由区域控制系统获从升压站监控系统采集获得，或者从场站控制系统获得。
[0013]优选地，场站控制系统下包括至少一个风机监控系统和至少一个无功补偿装置。
[0014]优选地，区域控制系统下包括多个场站控制系统。
[0015]优选地，区域控制系统呈树杈型分为多个层级区域控制系统，与场站控制系统连接的层级区域控制系统获得场站控制系统数据后计算出本层区域控制数据并上送到上一层层级区域控制系统，依次类推;根节点所在层级区域控制系统与调度主站系统连接，调度主站系统获得根节点所在层级区域控制系统的本层区域控制数据，并生成区域调控命令； 根节点所在层级区域控制系统根据区域调控命令生成下一层层级区域控制系统的调控命令，依次类推，与场站控制系统连接的层级区域控制系统根据本层层级区域控制系统的调控命令生成场站调控命令。
[0016]本发明提出的一种风电场区域分层无功控制方法，将整个系统中涉及的设备根据设备间的物理和逻辑关系进行分层配置，而系统的将根据此配置自上而下进行逐层控制， 以便智能一体化综合控制系统实现分层控制的功能。
[0017]本发明将风电场控制根据场景分为区域控制和场站控制。
[0018]区域控制即对低压侧母线的控制，在该种控制场景下，系统的控制单元为针对一个区域的低压母线，系统接收上一控制层下发的AVC指令，并将其分解成针对各个下一控制层的指令，并下发到下一层。在整个系统结构中，根据现场的实际需求，区域控制可以有多个，且可以分为多层。
[0019]场站控制即对发电单元的控制，在该种控制场景下，系统的控制单元为场站内的发电单元，系统接收区域控制层下发的AVC指令，并将其分解成针对各个发电单元的指令， 并下发到各个发电单元。在整个系统结构中，根据场站的个数，场站控制可以有多个，但都属于最底层。
[0020]本发明提出的一种风电场区域分层无功控制方法，多电场区域性调控的新需求， 加强系统的健壮性，提高了场站控制系统的安全性和稳定性。【附图说明】
[0021]图1为本发明提出的一种风电场区域分层无功控制方法流程图；
[0022]图2为本发明提出的一种风电场区域分层无功控制系统示意图；[〇〇23]图3为本发明实施例提供的一种风电场区域分层示例图。【具体实施方式】
[0024]参照图1，本发明提出的一种风电场区域分层无功控制方法，包括以下步骤:
[0025]S1、将风电场无功控制分为区域控制系统和场站控制系统，区域控制系统用于对低压侧母线进行控制，场站控制系统用于对发电单元进行控制。
[0026]参照图3所示实施例中，并网点A1、A2、A3至发电单元之间的母线均为低压侧母线， 区域控制系统实际为对各并网点41)2^3、81、82、83、84、85进行控制。结合图2，场站控制系统下包括一个或多个发电单元，每一个发电单元对应一个风机监控系统和一个无功补偿装置，场站控制系统通过控制风机和无功补偿装置工作来控制发电单元的无功。
[0027]S2、场站控制系统采集风机监控系统数据、无功补偿装置数据和升压站监控系统数据。其中，风机监控系统数据包括:风机电压、风机电流和风机无功功率，无功补偿装置数据包括无功功率，升压站监控系统数据包括:母线电压、母线电流和母线出线无功功率。
[0028]S3、场站控制系统根据采集的风机监控系统数据、无功补偿装置数据和升压站监控系统数据计算场站控制系统数据并上送给区域控制系统，场站控制系统数据包括场站总可增无功功率和场站总可减无功功率。
[0029]本步骤中，通过场站总可增无功功率和场站总可减无功功率的计算，可实时掌握场站控制系统中各发电单元的可调额度。
[0030]S4、区域控制系统根据场站控制系统数据和升压站监控系统数据计算出区域控制数据并上送给调度主站系统，区域控制数据包括区域总可增无功功率和区域总可减无功功率。
[0031]本步骤中，区域控制系统呈树杈型分为多个层级区域控制系统，与场站控制系统连接的层级区域控制系统获得场站控制系统数据后计算出本层区域控制数据并上送到上一层层级区域控制系统，依次类推。树杈根节点所在层级区域控制系统与调度主站系统连接，调度主站系统获得根节点所在层级区域控制系统的本层区域控制数据。本实施方式中， 层级区域控制系统下可能包含场站控制系统也可能包含下一级区域控制系统。[〇〇32]结合图3所示实施例，区域控制系统分为一级区域控制系统和二级区域控制系统， 一级区域控制系统包括并网点41^2^3，二级区域控制系统包括并网点81、82、83、84、85。 [〇〇33]本实施例中，二级区域控制系统中的并网点B1、B2、B3、B4、B5分别根据下面受控的发电单元的场站控制系统数据和升压站监控系统数据计算出对应的二级区域控制系统数据;然后一级区域控制系统中的并网点A1根据并网点B1、B2和B3对应的二级区域控制系统数据计算出对应的一级区域控制系统数据，一级区域控制系统中的并网点A2根据并网点B4 和B5对应的二级区域控制系统数据以及下联的发电单元对应的场站控制系统数据计算出对应的一级区域控制系统数据，一级区域控制系统中的并网点A3根据下联的发电单元对应的场站控制系统数据计算出对应的一级区域控制系统数据。本实施例中，一级区域控制系统包括并网点A1、A2、A3对应的一级区域控制系统数据为上送给调度主站系统的数据，具体实施时，也可对三个一级区域控制系统数据进行整合后再上送到调度主站系统。
[0034]本步骤中，区域控制系统获取的升压站监控系统数据由区域控制系统获从升压站监控系统采集获得。具体实施时，也可有场站控制系统将升压站监控系统数据与场站控制系统数据一起上送到区域控制系统。
[0035]S5、调度主站系统根据获得的区域控制数据生成区域调控命令，区域调控命令包括区域电压目标值和区域无功目标值。具体地，根节点所在层级区域控制系统根据区域调控命令生成下一层层级区域控制系统的调控命令，依次类推。
[0036]图3所示实施例中，一级区域控制系统将调度主站系统下发的区域调控命令分配到并网点A1、A2、A3;然后二级区域控制系统将并网点A1获得的目标命令分配到并网点B1、 B2、B3,将并网点A2获得的目标命令分配到并网点B4、B5以及下联发电单元。
[0037]S6、区域控制系统具体为与场站控制系统连接的层级区域控制系统根据本层区域调控命令和当前区域控制系统数据计算场站电压目标值和场站无功目标值，并生成场站调控命令下发到场站控制系统。[〇〇38]图3所示实施例中，由于并网点A2和A3下都有发电单元，故而场站控制系统分别根据并网点81、82、83、84、85分配到目标命令生成其下面的发电单元的场站控制命令，并获得并网点A2下发到其下面的发电单元的场站控制命令以及并网点A3下发到其下面的发电单元的场站控制命令。
[0039]S7、场站控制系统根据场站调控命令并结合当前场站控制系统数据计算受控风机电压目标值和无功目标值，然后生成受控风机调控命令控制风机工作;并计算无功补偿装置的电压目标值和无功目标值，然后生成无功补偿装置调控命令控制无功补偿装置工作。
[0040]场站控制系统通过受控风机调控命令和无功补偿装置调控命令控制风机和无功补偿装置工作，从而对发电单元进行控制，调节发电单元发电，对风电场无功机械能控制。 [〇〇41]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种风电场区域分层无功控制方法，其特征在于，包括以下步骤:51、将风电场无功控制分为区域控制系统和场站控制系统，区域控制系统用于对低压 侧母线进行控制，场站控制系统用于对发电单元进行控制；52、场站控制系统采集风机监控系统数据、无功补偿装置数据和升压站监控系统数据， 其中，风机监控系统数据包括:风机电压、风机电流和风机无功功率，无功补偿装置数据包 括无功功率，升压站监控系统数据包括:母线电压、母线电流和母线出线无功功率；53、场站控制系统根据采集的风机监控系统数据、无功补偿装置数据和升压站监控系 统数据计算场站控制系统数据并上送给区域控制系统，场站控制系统数据包括场站总可增 无功功率和场站总可减无功功率；54、区域控制系统根据场站控制系统数据和升压站监控系统数据计算出区域控制数据 并上送给调度主站系统，区域控制数据包括区域总可增无功功率和区域总可减无功功率；55、调度主站系统根据获得的区域控制数据生成区域调控命令，区域调控命令包括区 域电压目标值和区域无功目标值；56、区域控制系统根据区域调控命令和当前区域控制系统数据计算场站电压目标值和 场站无功目标值，并生成场站调控命令下发到场站控制系统；57、场站控制系统根据场站调控命令并结合当前场站控制系统数据计算受控风机电压 目标值和无功目标值，然后生成受控风机调控命令控制风机工作;并计算无功补偿装置的 电压目标值和无功目标值，然后生成无功补偿装置调控命令控制无功补偿装置工作。2.如权利要求1所述的风电场区域分层无功控制方法，其特征在于，步骤S4中，区域控 制系统获取的升压站监控系统数据由区域控制系统获从升压站监控系统采集获得，或者从 场站控制系统获得。3.如权利要求1所述的风电场区域分层无功控制方法，其特征在于，场站控制系统下包 括至少一个风机监控系统和至少一个无功补偿装置。4.如权利要求3所述的风电场区域分层无功控制方法，其特征在于，区域控制系统下包 括多个场站控制系统。5.如权利要求1至4任一项所述的风电场区域分层无功控制方法，其特征在于，区域控 制系统呈树杈型分为多个层级区域控制系统，与场站控制系统连接的层级区域控制系统获 得场站控制系统数据后计算出本层区域控制数据并上送到上一层层级区域控制系统，依次 类推;根节点所在层级区域控制系统与调度主站系统连接，调度主站系统获得根节点所在 层级区域控制系统的本层区域控制数据，并生成区域调控命令;根节点所在层级区域控制 系统根据区域调控命令生成下一层层级区域控制系统的调控命令，依次类推，与场站控制 系统连接的层级区域控制系统根据本层层级区域控制系统的调控命令生成场站调控命令。
【文档编号】H02J3/50GK106026199SQ201610313198
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】柴东元, 殷骏, 程琦, 谢芝东, 王统义
【申请人】安徽立卓智能电网科技有限公司