专利名称：一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法
技术领域：
本发明属于并网风电场的安全经济运行与控制技术领域，尤其涉及ー种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法。
背景技术：
国内风电集群开发、接入弱电网、长距离传输的特点使得无功电压问题非常突出。 目前，各风电场安装了大量的、多类型的无功调节装置，但现场的运行情况表明，充裕的无功调节装置并未有效解决风电场的电压、功率因数合格率偏低的问题。关于风电场无功电压控制的研究，国内外有很多学者提出利用双馈风电机组的无功调节能力，将风机群综合为一个连续可控的无功源，这种控制策略具有调节范围大且响应快速的优点。但是，该控制策略无法保障高有功出力下的风电场及电网的安全性，也对參与无功调节的双馈风电机组在扰动时的安全性造成了威胁。还有文献讨论了风电场无功配置的整定方法与电容器的投切方案，为风电场额外配置了无功调节装置，但是，SVC/ STATC0M由于价格昂贵，安装容量较小，并且故障率高；电容器受调节时间间隔的限制，频繁调节易増大调节成本。因此，为保证各种エ况下电网、风电场的电压安全性、风电机组的安全性，并提高风电场运行中的经济性，风电场需综合利用多种无功补偿装置。风电场的无功电压调节手段包括离散调节设备(如电容器、电抗器和有载调压变压器分接头)和连续调节设备(如SVC、STATC0M和双馈风电机组)。目前关于各种无功调节设备的综合利用的研究较少，且往往在单个或少量时间断面进行仿真验证。这类策略的缺点是主要是离散设备的使用过度一方面因风速的波动而频繁调节，増大调节成本，降低风电场的经济性；另ー方面受到调节时间间隔的限制不能补偿风速的快速波动，危害安全性。有专利提出了综合利用各种无功补偿设备，但是仅给出了计算总无功补偿量的方法，各无功调节装置的无功分配方案并未给出。还有专利提出了基于神经网络与模糊控制的风电场无功电压控制策略，虽然考虑了综合利用各种无功补偿装置，但仅给出了风电机组的无功分配方案，离散设备与连续设备的无功分配方案并未给出，该控制策略过度依赖专家经验和风电场大量的历史统计数据，一旦系统运行方式或网络拓扑发生较大变化，依据历史统计数据得到的控制策略的正确性将难以保证。总体来看，不同的研究均是仅讨论了单类型的无功控制方案，多类型的无功调节设备的协调方案并未给出。针对的时间尺度也较为単一，未考虑电网、风电场、风电机组等多方的安全性与风电场运行经济性的协调。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，针对风电场已安装了充足的无功补偿装置，仍缺乏具体协调策略的实际情况，引入电网的运行计划与风电场的功率预测信息，综合利用各种无功补偿设备的协调，以保证风电场的无功电压安全性，并尽量提高风电场运行的经济性。为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为
—种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，分为计划模式、在线模式和紧急模式。计划模式风电场综合无功电压控制系统首先根据每隔6-8小时的滚动的风电场超短期功率预测信息与电网下发的控制目标，进行综合考虑经济性与安全性的优化计算， 得到离散调节设备未来6-8小时的控制计划与大致的动态无功出力。具体步骤如下a-Ι)风电场向电网调度中心滚动发送未来6-8小时的风电场功率预测信息，电网调度中心向风电场滚动下发未来6-8小时的电网运行计划和风电场的无功电压控制目标；a-2)根据风电场的实际情况，定义计划模式下的安全性指标与经济性指标，并选择相应的合适的权重，离散设备的寿命受调节次数的限制，因此定义离散设备的调节费用为经济性指标
权利要求
1.一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，其特征在于分为计划模式、 在线模式和紧急模式。
2.根据权利要求I所述的一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，其特征在于，计划模式引入电网的运行计划和风电场的功率预测信息，综合考虑电网、风电场、风电机组的安全性与风电场的经济性，提前制定离散调节设备的控制方案，具体步骤如下a-1)风电场向电网调度中心滚动发送未来6-8小时的风电场功率预测信息，电网调度中心向风电场滚动下发未来6-8小时的电网运行计划和风电场的无功电压控制目标； a-2)根据风电场的实际情况，定义计划模式下的安全性指标与经济性指标，并选择相应的合适的权重，离散设备的寿命受调节次数的限制，因此定义离散设备的调节费用为经济性指标
3.根据权利要求I所述的ー种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，其特征在于，在线模式在离散调节设备控制的基础上，综合考虑电网、风电场、风电机组的安全性与风电场的经济性，计算连续调节设备的调节量，具体步骤如下b-1)定义风电场的网损和弃风所产生的费用为经济性指标E2，由于双馈风电机组的视在功率越大，穿越故障的可能性越小，因此定义各台双馈风电机组的相对视在功率之和为安全性指标S2,E2 = b1Pl0SS+b2 A Pgz (9a)式中山” 为权重，？^,，A Pgz为网损和弃风功率，Si表示第i台风电机组的视在功率， n为风电机组的台数，Sn为风电机组的额定视在功率，b-2)每隔10-30秒根据当前风电场的运行状态与无功电压控制目标，进行综合考虑经济性与安全性的优化计算，得到各风电机组的控制指令目标函数为
4.根据权利要求I所述的一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，其特征在于，紧急模式在实际运行中，扰动持续时间非常短暂，各无功补偿装置与风电场综合无功电压控制系统难以完成通信，风电场综合无功电压控制系统无法对无功补偿装置进行控制，因此设计各无功补偿设备在紧急模式下采取本地无功控制，在紧急模式下，具体的控制方法如下C-D根据自身的端电压判断是否受扰，依据大于I. I或小于O. 9p.u.，受扰后各无功补偿装置的控制模式由计划模式、在线模式切换到紧急模式；c-2) SVC/STATCOM的控制目标为端电压参考值为I. Op. u.，故障切除后控制模式转换到在线模式；c-3)紧急模式下不对电容器组进行投切，故障切除后，电容器组的控制模式转换到计划模式、在线模式。
全文摘要
一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法，分为计划模式、在线模式和紧急模式，计划模式引入电网的运行计划和风电场的功率预测信息，综合考虑电网、风电场、风电机组的安全性与风电场的经济性，提前制定离散调节设备的控制方案；在线模式在离散调节设备控制的基础上，综合考虑电网、风电场、风电机组的安全性与风电场的经济性，计算连续调节设备的调节量；紧急模式在实际运行中，扰动持续时间非常短暂，各无功补偿装置与风电场综合无功电压控制系统难以完成通信，风电场综合无功电压控制系统无法对无功补偿装置进行控制，因此设计各无功补偿设备在紧急模式下采取本地无功控制，本发明具有控制鲁棒性、可靠性强的优点。
文档编号H02J3/12GK102611118SQ20121006667
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者乔颖, 张毅威, 陈惠粉, 鲁宗相 申请人:清华大学