330kV风电场汇集变电站电压控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种330kV风电场汇集变电站电压控制方法，包括以下步骤：风电场汇集站控制进行电压越限判断，当电压越限时启动控制策略，满足设定范围即刻结束控制；下级执行站纵向调节；330kV风电场汇集站或子站协调控制进行横向调节，从而完成控制。在保障电网安全经济运行的前提下，实现提高电网对新能源的接纳及送出能力，减小弃风，提高新能源上网电量的目的。
【专利说明】330kV风电场汇集变电站电压控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及规模化新能源发电过程中无功电压控制【技术领域】，具体地，涉及一种330kV风电场汇集变电站电压控制方法。
【背景技术】
[0002]我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型新能源基地多数位于“三北地区”(西北、东北、华北)，大型新能源基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。以甘肃电网为例，截至2014年4月，甘肃电网并网风电装机容量已达707万千瓦，约占甘肃电网总装机(3500万千瓦)容量的20.2%，成为仅次于火电的第二大主力电源；光伏发电装机容量已达到435万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的12.4%,同时甘肃成为我国光伏装机规模最大的省份。目前，甘肃电网风电、光伏发电装机约占甘肃电网总装机容量的1/3。
[0003]由于风、光资源的间歇性、随机性和波动性，风电出力的波动性会导致大型风电场电压出现相应波动。当风电场发生电压较大扰动时，若没有足够的动态无功支撑，将引起风电场电压跌落。目前，风机本身的低电压耐受能力十分有限，此时风电机组出于自身的保护，往往采取自动切除的方式，造成系统有功失衡，影响系统稳定；同时，异步发电机，不具备维持和调节机端电压水平的能力，在运行时还要从系统吸收无功功率，因此电压稳定性问题比较突出。
[0004]当系统电压跌落后，如果电网不能提供足够的无功，基于异步发电机的风电机组机端电压无法重建，导致整个风电场中所有异步风电机组的超速保护或者低电压保护动作切除风电机组；若保护无法正常动作，由于风电机组的机端电压无法重建，则会引起风电场甚至区域电网暂态电压失稳。由于交流联网系统的整个电网的电压和频率之间相互影响、酒泉地区风电出力大幅度变化必然引起整个系统的电压、频率波动，导致事故进一步扩大。2011年甘肃电网发生的三次较大规模风机脱网事故就是由于上述原因造成的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种330kV风电场汇集变电站电压控制方法，以实现提高电网对新能源的接纳及送出能力，减小弃风，提高新能源上网电量的优点。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种330kV风电场汇集变电站电压控制方法，包括以下步骤:
步骤一、风电场汇集站控制进行电压越限判断，当电压越限时启动控制策略，满足设定范围即刻结束控制；
步骤二、下级执行站纵向调节；
步骤三、330kV风电场汇集站或子站协调控制进行横向调节，从而完成控制。
[0007]优选的，所述步骤一具体为以子站高压侧电压U2作为切入点，根据控制要求，330kV风电场汇集站电压控制范围为352 kV?360 kV。
[0008]优选的，所述步骤二具体为:
启动纵向调节，由子站向下级执行站下发调节命令；
当U2 < 352kV时，且本站调节措施用尽时，下发命令控制灵敏度最高的执行站调节SVC/SVG，增发其容性无功补偿容量，以执行站电压约束以及SVC/SVG容量为限，直到U2 >352 kV为止；若执行站SVC/SVG无功调节容量用尽且U2< 352kV，则下发命令控制灵敏度最高的执行站调节风电场无功出力，以执行站电压约束、风机的机端电压约束以及风机无功调节极限为限，直到U2 > 352 kV为止；若风电场无功出力调节容量用尽且U2 < 352kV,则再次下发命令控制灵敏度次高的执行站进行调节；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节执行站，直至U > 352 kV为止；
当U2 > 360kV，且本站调节措施用尽时，下发命令控制灵敏度最高的执行站调节SVC/SVG，增发其感性无功补偿容量，以执行站电压约束以及SVC/SVG容量为限，直到U2 < 360kV为止；若执行站SVC/SVG调节容量用尽且U2 > 360kV，则下发命令控制灵敏度最高的执行站调节风电场无功出力，以执行站电压约束、风机的机端电压约束以及风机无功调节极限为限，直到U2 < 360kV为止；若风电场无功出力调节容量用尽且U2 > 360kV，则继续下发命令控制灵敏度次高的执行站进行调节；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节执行站，直至U2 < 360kV为止。
[0009]优选的,所述步骤三具体为:
当目标控制子站电压越限，且纵向调节措施用尽时，向主站发出申请横向协调控制，主站下令调节控制灵敏度最高的一个其余A类子站即协调控制子站，该协调控制子站下令控制其下属执行站，即按照灵敏度由高至低依次调节执行站的风电场无功出力和SVC/SVG ；若灵敏度最高的协调控制子站调控完毕后目标控制子站电压仍越限，则下令调节控制灵敏度次高的一个其余A类子站即协调控制子站；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节其余A类子站，直至目标控制子站U2满足352 kV < U2 < 360kV范围为止。
[0010]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案通过对风电场的电压进行调控，当子站电压越限时，首先进行子站就地控制，其次考虑下级执行站调控，同时考虑风电场汇集站之间的协调控制。子站作为风电控制的中枢环节，在起到纽带作用的同时完成对整个区域的协调控制。通过分级调控。在保障电网安全经济运行的前提下，实现提高电网对新能源的接纳及送出能力，减小弃风，提高新能源上网电量的目的。
[0011]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例所述的330kV风电场汇集变电站电压控制方法的流程图；
图2为U2 < 352kV时风电场控制子站纵向调节流程图；
图3为U2 > 360kV时风电场控制子站纵向调节流程图；
图4为风电场控制子站横向调节流程图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]如图1所示，电压越限判断:
风电场汇集站控制(二级电压控制)以子站高压侧电压U2作为切入点，根据系统的控制要求，330kV风电场汇集站电压控制范围为352?360kV。当电压越限时启动控制策略，满足范围即刻结束控制。
[0015]纵向调节(下级执行站调节):
当330kV风电场汇集站电压U2越限时，首先启动纵向调节，由子站向下级执行站下发调节命令。具体如图2所示，:
当U2 < 352kV时，且本站调节措施用尽时，下发命令控制灵敏度最高的执行站调节SVC/SVG，增发其容性无功补偿容量，以执行站电压约束以及SVC/SVG容量为限，直到U2满足范围为止；若执行站SVC/SVG无功调节容量用尽且U2 < 352kV，则下发命令控制灵敏度最高的执行站调节风电场无功出力，以执行站电压约束、风机机端电压约束以及风机无功调节极限为限，直到U2满足范围为止；若风电场无功出力调节容量用尽且U2 < 352kV，则下发命令控制灵敏度次高的执行站进行调节，调节方式同上；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节执行站，直至U2满足范围为止。
[0016]如图3所示，当U2 > 360kV，且本站调节措施用尽时，下发命令控制灵敏度最高的执行站调节SVC/SVG，增发其感性无功补偿容量，以执行站电压约束以及SVC/SVG容量为限，直到U2满足范围为止；若执行站SVC/SVG调节容量用尽且U2 > 360kV，则下发命令控制灵敏度最高的执行站调节风电场无功出力，以执行站电压约束、风机机端电压约束以及风机无功调节极限为限，直到U2满足范围为止；若风电场无功出力调节容量用尽且U2 >360kV，则下发命令控制灵敏度次高的执行站进行调节，调节方式同上；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节执行站，直至U2满足范围为止。
[0017]横向调节(其余330kV风电场汇集站/子站协调控制):
当目标控制子站电压越限，且纵向调节措施用尽时，向主站发信申请横向协调控制。如图4所示，主站下令调节控制灵敏度最高的一个其余A类子站(协调控制子站)，该协调控制子站下令控制其下属执行站，方法同2)中纵向调节的方法一致，即按照灵敏度由高至低依次调节执行站的风电场无功出力和SVC/SVG ;若灵敏度最高的协调控制子站调控完毕后目标控制子站电压仍越限，则下令调节控制灵敏度次高的一个其余A类子站(协调控制子站)；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节其余A类子站，直至目标控制子站U2满足范围为止。
[0018]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种330”风电场汇集变电站电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、风电场汇集站控制进行电压越限判断，当电压越限时启动控制策略，满足设定范围即刻结束控制； 步骤二、下级执行站纵向调节； 步骤三、330”风电场汇集站或子站协调控制进行横向调节，从而完成控制。
2.根据权利要求1所述的330”风电场汇集变电站电压控制方法，其特征在于，所述步骤一具体为以子站高压侧电压似作为切入点，根据控制要求，八类330”风电场汇集站电压控制范围为352 ”?360 ”。
3.根据权利要求2所述的330”风电场汇集变电站电压控制方法，其特征在于，所述步骤二具体为: 启动纵向调节，由子站向下级执行站下发调节命令； 当似? 352”时，且本站调节措施用尽时，下发命令控制灵敏度最高的执行站调节增发其容性无功补偿容量，以执行站电压约束以及容量为限，直到?352 ”为止；若执行站无功调节容量用尽且似? 352”，则下发命令控制灵敏度最高的执行站调节风电场无功出力，以执行站电压约束、风机的机端电压约束以及风机无功调节极限为限，直到? 352 ”为止；若风电场无功出力调节容量用尽且[2 ? 352”，则再次下发命令控制灵敏度次高的执行站进行调节；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节执行站，直至V ? 352 ”为止； 当似? 360”，且本站调节措施用尽时，下发命令控制灵敏度最高的执行站调节挪丨 增发其感性无功补偿容量，以执行站电压约束以及容量为限，直到似? 360”为止；若执行站5乂。舞调节容量用尽且? 360”，则下发命令控制灵敏度最高的执行站调节风电场无功出力，以执行站电压约束、风机的机端电压约束以及风机无功调节极限为限，直到? 360”为止；若风电场无功出力调节容量用尽且? 360”，则继续下发命令控制灵敏度次高的执行站进行调节；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节执行站，直至? 360”为止。
4.根据权利要求3所述的330”风电场汇集变电站电压控制方法，其特征在于，所述步骤三具体为: 当目标控制子站电压越限，且纵向调节措施用尽时，向主站发出申请横向协调控制，主站下令调节控制灵敏度最高的一个其余纟类子站即协调控制子站，该协调控制子站下令控制其下属执行站，即按照灵敏度由高至低依次调节执行站的风电场无功出力和；若灵敏度最高的协调控制子站调控完毕后目标控制子站电压仍越限，则下令调节控制灵敏度次高的一个其余纟类子站即协调控制子站；如此按照控制灵敏度由高至低的顺序依次调节其余八类子站，直至目标控制子站满足352 ^ ? ^2 ? 360”范围为止。
【文档编号】H02J3/16GK104348163SQ201410530073
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】汪宁渤, 路亮, 黄华, 陟晶, 周强, 韩自奋, 徐陆飞, 冉亮, 腾贤亮 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心, 国电南瑞科技股份有限公司