一种新能源发电的电网电压无功复合协调控制系统及方法

摘要

本发明属于电气工程中的风电、光伏等新能源发电并网运行的电压无功控制技术领域，特别涉及一种新能源发电的电网电压无功复合协调控制系统及方法。本发明将静止型动态无功发生器、动态电压恢复器与现有的变电站电压无功综合控制装置相结合构成了动态电压无功控制系统，利用电压无功最优运行状态与电容器组和有载调压变压器分接头的单位调节变化量，把电压无功平面分割成十六个控制区，各个区域对应相应的控制策略。本发明通过对动态电压无功控制系统的协调控制，抑制了风电、光伏间歇式发电引起的电网电压无功频繁波动，改善了电网电压无功综合控制水平，便于实际工程应用，为智能电网中新能源并网发电运行的电压无功综合控制提供了关键技术支撑。

主权项

一种新能源发电的电网电压无功复合协调控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤1：电压无功复合协调控制器(1)进行初始化，初始化后接收采集到的信息； 步骤2：电压无功复合协调控制器(1)根据变电站低压侧母线电压U⁽⁰⁾与高压侧注入的的无功功率Q⁽⁰⁾，判定当前系统的电压无功运行状态处于十六区图分区中所处区域； 步骤3：电压无功复合协调控制器(1)根据当前系统的电压无功运行状态所处区域，根据采集到的信息和十六区图控制策略中该区域对应的控制策略分别向有载调压变压器(2)、电容器组(3)、静止型动态无功发生器(4)和动态电压恢复器(5)发送指令； 步骤4：有载调压变压器(2)、电容器组(3)、静止型动态无功发生器(4)和动态电压恢复器(5)在接收电压无功复合协调控制器(1)发送的指令之后，进行相应动作实现动态的电压无功复合协调控制； 所述步骤1中信息包括变电站低压侧母线电压U⁽⁰⁾；高压侧注入的无功功率Q⁽⁰⁾；当日有载调压变压器(2)的分接头动作次数N；可投入电容器组的组数F_in，可切除电容器组的组数F_out；有载调压变压器(2)的分接头当前档位k； 所述步骤2中十六区图具体分区方式如下： 一区：区域特征二区：区域特征三区：区域特征四区：区域特征五区：区域特征六区：区域特征七区：区域特征八区：区域特征九区：区域特征十区：区域特征十一区：区域特征十二区：区域特征十三区：区域特征十四区：区域特征十五区：区域特征十六区：区域特征其中，O点为电网的最优运行状态，U_O为最优运行状态的电压，Q_O为最优运行状态的无功功率，Q为系统当前运行状态下的无功功率，U为系统当前运行状态下的电压，△Q_q为投切一组电容器引起的无功变化量，△U_u为调节有载调压变压器(2)的分接头变化一档引起的电压变化量； 所述步骤2中十六区图控制策略为： 一区策略： (1)若F_out≠0，计算M.m＝|Q⁽⁰⁾‑Q_O|/ΔQ_q；(i)若M≤F_out，电压无功复合协调控制器(1)发出指令切除M组电容器；(ii)若M>F_out，电压无功复合协调控制器(1)发出指令切除F_out组电容器； (2)若F_out＝0，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； 二区策略： (1)若Q_O‑Q⁽⁰⁾>Q_ε，Q_ε为实际运行工况中允许的无功功率调节偏差量，进入无功控制环节，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； (2)若Q_O‑Q⁽⁰⁾≤Q_ε，进入电压控制环节，(i)若k＝k_max和N＝N_max中至少有一个成立，N_max为分接头每日最大动作次数，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)发出电压补偿U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾；(ii)若k<k_max并且N<N_max，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使有载调压变压器(2)的分接头升一档； 三区策略： (1)若k＝k_max和N＝N_max中至少有一个成立，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； (2)若k<k_max并且N<N_max，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使有载调压变压器(2)的分接头升一档； 四区策略： (1)若k＝k_max和N＝N_max中至少有一个成立，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； (2)若k<k_max并且N<N_max，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使有载调压变压器(2)的分接头升一档； 五区策略： (1)若F_out≠0，M.m＝|Q⁽⁰⁾‑Q_O|/ΔQ_q，(i)若M≤F_out，电压无功复合协调控制器(1)发出指令切除M组电容器；(ii)若M>F_out，电压无功复合协调控制器(1)发出指令切除F_out组电容器； (2)若F_out＝0，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； 六区策略： (1)若Q_O‑Q⁽⁰⁾>Q_ε，进入无功控制环节，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； (2)若Q_O‑Q⁽⁰⁾≤Q_ε，进入电压控制环节，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； 七区策略： 电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； 八区策略： 电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； 九区策略： 电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； 十区策略： 电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； 十一区策略： (1)若Q⁽⁰⁾‑Q_O>Q_ε，进入无功控制环节，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； (2)若Q⁽⁰⁾‑Q_O≤Q_ε，进入电压控制环节；电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； 十二区策略： (1)若F_in＝0，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； (2)若F_in≠0，计算M.m＝|Q⁽⁰⁾‑Q_O|/ΔQ_q； (i)若M≤F_in，电压无功复合协调控制器(1)发出指令投入M组电容器； (ii)若M>F_in，电压无功复合协调控制器(1)发出指令投入F_in组电容器； 十三区策略： (1)若k＝k_min和N＝N_max中至少有一个成立，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； (2)若k≠k_min并且N≠N_max，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使有载调压变压器(2)的分接头降一档； 十四区策略： (1)若k＝k_min和N＝N_max中至少有一个成立，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾； (2)若k≠k_min并且N≠N_max，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使有载调压变压器(2)的分接头降一档； 十五区策略： (1)若Q⁽⁰⁾‑Q_O>Q_ε，进入无功控制环节，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； (2)若Q⁽⁰⁾‑Q_O≤Q_ε，进入电压控制环节，(i)若k＝k_min和N＝N_max中至少有一个成立，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使动态电压恢复器(5)产生电压补偿量U_DVR＝U_O‑U⁽⁰⁾；(ii)若k≠k_min并且N≠N_max，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使有载调压变压器(2)的分接头降一档； 十六区策略： (1)若F_in＝0，电压无功复合协调控制器(1)发出指令使静止型动态无功发生器(4)发出无功补偿量Q_SVG＝Q⁽⁰⁾‑Q_O； (2)若F_in≠0，计算M.m＝|Q⁽⁰⁾‑Q_O|/ΔQ_q；(i)若M≤F_in，电压无功复合协调控制器(1)发出指令投入M组电容器；(ii)若M>F_in，电压无功复合协调控制器(1)发出指令投入F_in组电容器； 其中，电容器组(3)的总组数为F_in+F_out；M.m为|Q⁽⁰⁾‑Q_O|/ΔQ_q的数值，其中M代表|Q⁽⁰⁾‑Q_O|/ΔQ_q的整数部分，m代表|Q⁽⁰⁾‑Q_O|/ΔQ_q的小数部分；有载调压变压器(2)的分接头上限位置为k_max，下限位置为k_min。