基于摄动法的风电场无功功率对电压的灵敏度计算方法

摘要

本发明涉及一种基于摄动法的风电场无功功率对电压的灵敏度计算方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。本方法依据摄动法得到的风电场并网点处的无功功率对其电压的灵敏度辨识出风电场所接入的外部电网等值阻抗，从而和风电场内的电力网络共同组成完整的电力网络，并结合风电场内实时量测形成雅克比矩阵，再计算得到风电场内各节点间的无功功率对电压的灵敏度矩阵，最后再用摄动法得到的无功功率对电压的灵敏度对计算结果进行校核，若校核不通过，则对外部电网等值阻抗重新进行辨识，并重新计算无功功率对电压的灵敏度矩阵，直至灵敏度矩阵通过校核。依此方法，最终得到准确度较高的无功功率对电压的灵敏度矩阵，供风电场内电压控制所用。

主权项

1.一种基于摄动法的风电场无功功率对电压的灵敏度计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）在时间段T内，使风电场并入电网的并网点高压母线处的无功功率值变化量为：测定高压母线的电压变化量为则风电场并网点高压母线处的无功功率对该处电压的灵敏度摄动值为其中0秒<T<5秒；（2）设风电场并网点高压母线的电压基准值为根据上述灵敏度摄动值得到风电场外部电网等值阻抗Z_eq为（3）根据风电场内部的电力网络模型和风电场外部的电网等值阻抗Z_eq，构成风电场电力网络模型，并形成极坐标下的雅克比矩阵：$J=\left(\begin{array}{cc}{V}_P& \\ & V_Q\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{H}^{\prime }& N^{\prime }\\ M^{\prime }& L^{\prime }\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{V}_P& \\ & V_Q\end{array}\right),$上式中V_P，V_Q是风电场内电力网络节点的电压幅值的对角线矩阵，$J^{\prime }=\left(\begin{array}{cc}{H}^{\prime }& N^{\prime }\\ M^{\prime }& L^{\prime }\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}B\cos \theta -G\sin \theta +Q& -G\cos \theta -B\sin \theta -P\\ G\cos \theta +B\sin \theta -P& B\cos \theta -G\sin \theta -Q\end{array}\right),$P_i、Q_i和V_i分别为风电场内电力网络节点i的有功功率、无功功率和电压；B cosθ是B_ij cosθ_ij构成的矩阵，B sinθ是B_ij sinθ_ij构成的矩阵，G cosθ是G_ij cosθ_ij构成的矩阵，G sinθ是G_ij sinθ_ij构成的矩阵，G_ij、B_ij分别是风电场内电力网络节点导纳矩阵中导纳的实部和虚部，θ_ij是节点i和节点j间的电压相角差；（4）根据上述极坐标下的雅克比矩阵，得到风电场内电力网络节点i的无功功率对风电场内电力网络节点j的电压的灵敏度依照上式计算风电场内电力网络所有节点间的无功功率对电压的灵敏度，进而得到风电场无功功率对电压的灵敏度矩阵S；（5）在时间段T内，使风电场内任意风机k的无功功率值变化量为保持风电场内其它设备的无功功率不变，测定风机k的机端电压值的变化量为则风机k的无功功率对风机k机端电压的灵敏度摄动值为：（6）从上述步骤（4）的风电场无功功率对电压的灵敏度矩阵S中，得到风机k的无功功率对风机k机端电压的灵敏度计算值设β为计算精度阈值，β的取值范围为0～20％，根据步骤（5）的灵敏度摄动值对灵敏度计算值进行以下判断：（6-1）若则回到步骤（1）重新开始计算；（6-2）若完成风电场无功功率对电压的灵敏度矩阵计算。