专利名称：风电和光电集中并网的无功电压优化控制方法
技术领域：
本发明属于风电和光电并网控制技术领域，尤其涉及一种风电和光电集中并网的无功电压优化控制方法。
背景技术：
为改善能源结构，加强环保建设，大规模风/光发电基地陆续建成，形成了风/光电集中并网的运行模式。风/光电场集群化、规模化加剧了风/光电不稳定性对电网电压的影响，导致电压频繁波动，给无功电压优化控制层次衔接带来困难。因此建立一种适应大规模风/光电集中并网的无功电压优化控制模式具有重要意义。目前，无功电压优化控制均没考虑大规模风/光电集中并网对电网电压的影响，需要建立一种适应大规模风/光电集中并网的无功电压优化控制模式。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种风电和光电集中并网的无功电压优化控制方法，用于解决大规模风/光电集中并网的随机性和波动性对电网电压造成的影响，以提高电网电压的运行质量。为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种风电和光电集中并网的无功电压优化控制方法，其特征是所述方法包括:步骤1:在单个风电场/光电场的汇集点设置用于控制单个风电场/光电场的执行站，在风电场/光电场的集群 并网点设置用于控制执行站的子站，设置用于控制所有子
站的王站;步骤2:主站通过子站和执行站采集每个风电场/光电场的电力数据，并根据采集的数据计算每个子站的设定电压参考值Uref ；步骤3:采用30法处理设定电压参考值UMf，得到设定电压参考值区间 步骤4:调节子站高压侧母线电压，以使其落入设定电压参考值区间「U TI I 中.L^ref-min，^ref-max」 I ，步骤5:如果子站高压侧母线电压未落入设定电压参考值区间[UMf_min，UMf__]中，则通过执行站调节风电场/光电场中的设备；具体是，当需要降低电压时，则减少容性补偿设备的投入和/或增加感性补偿设备的投入；当需要提高电压时，则增加容性补偿设备的投入和/或减少感性补偿设备的投入。所述步骤3具体是:步骤101:将设定电压参考值Uref作为数学期望U，即令U = Uref ；步骤102:计算子站的无功电压控制灵敏度S，其计算公式为
S = (Jgy — JQ6Jp0Jpr );其中 Jpe、Jpv、Jge 和 Jqv 分别为雅各比矩阵，Jpe 为将 A P/A 0的元素列在一起形成的雅各比矩阵，Jpv为将AP/A V的元素列在一起形成的雅各比矩阵，Jq0为将AQ/A 0的元素列在一起形成的雅各比矩阵，Jqv为将AQ/A V的元素列在一起形成的雅各比矩阵，AP、AQ、A 0和AV分别为子站的有功微增量、无功微增量、电压相角微增量及幅值微增量；步骤103:确定每个子站的最小可调节设备的容量值Qmin ；步骤104:根据公式,0* = ^js lQmtn计算方差O，将[i1-3 O，ii +3 O ]作为设定电压参考值区间。本发明提供的控制方法，综合考虑了大规模风/光电集中接入系统后，电源频繁波动对无功电压优化控制的影响，通过全网优化进行分层控制，同时电压参考值的采用3 O法进行处理，使得优化控制模式能适应风/光电场电压频繁波动的特点，增加实施控制可行性，为实际运行的电力系统提供指导。
图1是适应于大规模风电/光电集中并网的三级优化控制体系示意图；图2是无功优化功能结构示意图；图3无功电压三级优化控制模式示意图；图4是一个含大规模风/光电基地的区域电力系统示意图；图5是一个含大规模风/光电基地的三级无功电压控制结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。实施例1本发明提供的风电和光电集中并网的无功电压优化控制方法包括:步骤1:在单个风电场/光电场的汇集点设置用于控制单个风电场/光电场的执行站，在风电场/光电场的集群并网点设置用于控制执行站的子站，设置用于控制所有子
站的主站。在本发明中，主站可虚设，完成全网无功优化的目标；子站装设在风/光电场集群并网点，完成二级电压控制；执行站装设在单个风/光电场汇集点，完成一级电压控制。适应与大规模风电/光电集中并网的三级优化控制体系具体结构如图1所示。步骤2:主站通过子站和执行站采集每个风电场/光电场的电力数据，并根据采集的数据计算每个子站的设定电压参考值Uref。以牛拉法潮流计算作为基础，进行状态估计，利用改进微分进化算法计算以全网网损最小为目标的最优潮流分布。其中，主站计算UMf的过程包括潮流计算、状态估计、优化计算。计算所用实时数据由SCADA系统提供。SCADA系统将电网实时数据进行远方采集、处理，再提供给潮流计算、状态估计和优化计算，从而求取出Uref。图2为无功优化功能体系示意图，图3为无功电压三级优化控制模式示意图。步骤3:采用30法处理设定电压参考值UMf，得到设定电压参考值区间。
首先近似认为电压微小波动符合正态分布规律，基于正态分布3 O法，得出置信度为99%的执行区间[y-30，U+3o]。在此区间内认为电压波动微小，不需要进行电压优化调整，超出此范围才进行优化调整。 采用3 O法处理设定电压参考值Uref的过程具体是:步骤101:将设定电压参考值Uref作为数学期望U，即令U = Urefo步骤102:利用公式
权利要求
1.一种风电和光电集中并网的无功电压优化控制方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:在单个风电场/光电场的汇集点设置用于控制单个风电场/光电场的执行站，在风电场/光电场的集群并网点设置用于控制执行站的子站，设置用于控制所有子站的主站； 步骤2:主站通过子站和执行站采集每个风电场/光电场的电力数据，并根据采集的数据计算每个子站的设定电压参考值Uref ； 步骤3:采用3 0法处理设定电压参考值Uref,得到设定电压参考值区间
2.根据权利要求1所述的优化控制方法，其特征是所述步骤3具体是: 步骤101:将设定电压参考值Uref作为数学期望U，即令y = Uref ； 步骤102:计算子站的无功电压控制灵敏度S，其计算公式为
全文摘要
本发明公开了风电和光电并网控制技术领域中的一种风电和光电集中并网的无功电压优化控制方法。包括设置用于控制单个风电场/光电场的执行站，设置用于控制执行站的子站，设置用于控制所有子站的主站；主站计算每个子站的设定电压参考值Uref；采用3σ法处理设定电压参考值Uref，得到设定电压参考值区间；调节子站高压侧母线电压，以使其落入设定电压参考值区间中；如果子站高压侧母线电压未落入设定电压参考值区间中，则通过执行站调节风电场/光电场中的设备。本发明为实际运行的电力系统提供了指导。
文档编号H02J3/38GK103208803SQ20131013603
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者刘文颖, 汪宁渤, 王佳明, 靳丹, 梁才, 马彦宏, 李亚龙, 文晶, 葛润东, 徐鹏, 但扬清, 郭鹏, 周强, 孙亚璐, 吴耀浩, 卢甜甜, 赵龙, 刘景延, 黄蓉, 蔡万通, 李津, 刘聪, 李俊游 申请人:国家电网公司, 华北电力大学, 甘肃省电力公司