适应风电接入的终端变电站关口无功控制区间制定方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统关口无功控制方法，特别设及一种适应风电接入的终端变电 站关口无功控制区间制定方法。
【背景技术】
[0002] 风力发电是一种具有广阔应用前景的发电技术及能源综合利用方式，风电的大规 模接入对电力系统无功电压的影响也越来越受到人们的关注。WIlOkV电网为例，正常情 况下IlOkV电网通常开环运行，单电源供电，而在考虑风电场接入后，IlOkV电网由单电源 福射状网络变为多电源网络，导致风电支路中传输功率的大小和方向均发生变化，进而影 响电网电压和潮流的分布，最终导致风电支路中终端变电站的无功电压控制策略的控制效 果低于预期。
[0003] 当前AVC变电站侧的就地无功电压控制主要W九区图类控制策略为主，其策略的 控制效果受相关控制参数的影响，其中变电站关口无功反映了无功就地平衡情况，在不同 运行方式下，合适的关口无功区间将会最大限度的挖掘系统的节能潜力并减少相关设备的 动作次数。当风电接入时，由于风电场出力的波动将会对风电支路的有功损耗特性产生直 接影响，且处于支路末端的风电场其出线与终端变电站主变高压侧直接相连，其出力波动 对会对终端变电站的关口无功控制造成极大影响，因此应分析适应风电接入的终端变电站 关口无功控制区间制定方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决因风电并网所引起的风电支路潮流变化而使得终端变电 站关口无功控制无法与风电场运行工况相适应的问题，提出适应风电接入的终端变电站关 口无功控制区间制定方法；该方法能够在保证电压安全性的前提下，进一步减少设备调节 次数，挖掘电网节能降耗潜能。
[0005] 本发明目的通过如下技术方案实现：
[0006] 适应风电接入的终端变电站关口无功控制区间制定方法，包括W下步骤：
[0007] (1)采集风电支路中线路的电阻r、电抗X、节点电纳B、变压器的容量或、空载损耗 P。、负载损耗Pk、短路电压百分值Uk%、空载电流百分值I。％、送电端电压V。、风电场有功功 率P?和修正功率因数AW的上、下边界值和人人》.mm，形成风电场运行工况 矩阵W3X3,令i= 1，J= 1 ;
[000引 似选择变压器负载率0 = 10%、40%和70%S种水平代表负荷较轻状态1、负 荷中等状态2和负荷较重状态3,分别计算风电场在特定运行工况下，即P。=P?、A"=入W 时，兰种负荷水平下的终端变电站关口无功如的初始优化区间（QhIwIh^)，（Qh2U，霸^^ )，（0H3ij，鄉却）W及相应的主变局压侧电压Vh的变化范围（Yhiu，終峭），化2ij，衫啤）， (社31，，Fh3,j,)，上述符号中有下划线的表示相应变量的低值，有上划线的表示相应变量的高 值；
[000引 做根据主变高压侧电压Vh安全阀值的上下阀值VHmax和VHmm对区间（Qhiw變峭 )，値2,，，藻巧），姑化，魏敎）进行修正后得到当风电场在相应运行工况下的关口无功Qh 的改进优化区间谊'H1,，，黎H喊），谊'H2,，，葬峨），谊'H3,，，黎H撕）；
[0010] (4)计算关口无功优化区间矩阵A3X3中元素A,，的值，然后改变i或j的取值，并 返回步骤（2);
[0011] (5)W矩阵A3X3为依据，采用分块定区间法制定与风电场运行工况相适应的终端 变电站的关口无功控制区间。
[0012] 进一步地，所述的步骤（1)中风电场修正功率因数由下式获得：
公' > 0
[001?,*'-?：*；?' * ：*；*《1jl...， a<0
[0014] 式中成为风电场无功功率，其为正值时表示风电场迟相运行，发出无功功率；为负 值时表示风电场进相运行，吸收无功功率。
[0015] 进一步地，步骤（1)中风电场运行工况矩阵W3X3是由风电场有功功率1\和修正功 率因数A"的相关边界值所构成的反映风电场不同运行工况的3行3列矩阵，其具体表达 式如下：
[0016]
[0017]矩阵W3X3中任意元素W,,=任《，表示风电场有功出力和修正功率因数边界 值分别为？"和AW时的风电场运行工况，当i和J取值不同时，？《和^ 的取值如下式所 示：
[001 引Pwl=Pw.max，Pw2= (Pw.max+Pw.mJ/2,P?3=Pw.nun，
[001 引 入Wl二入化min!入iv2二(入iv.niax+ 人iv.niin)/2!入W]=入w.max。
[0020] 进一步地，所述的步骤似中关口无功Qh的初始优化区间W及相应的主变高压侧 电压Vh的变化范围可W通过W下方法获得：
[0021] 当风电场运行工况给定，变压器负载率0和送电端电压V。已知时，线路和变压器 的有功损耗之和Ploss可表不为：
[0022] Ploss= A P T+APl..........................................(3)，
[0023]
[0024]
[00巧]
[0026]
[0027]
[002引其中，变压器有功损耗APt、线路有功损耗A町、终端变电站主变高压侧电压Vh、 变压器无功损耗AQt、负荷有功功率Pd、主变高压侧无功功率（关口无功）Qh;
[0029] 根据式（2)至化），当风电支路中网络元件参数和终端变电站所带有功负荷给定 时，线路和变压器的有功损耗之和Pu3ss和终端变电站主变高压侧电压Vh均可看做关口无功 Qh的一元隐函数，采用改变关口无功QH的量可求得PU3SS随关口无功QH变化而变化的U型 曲线W及Vh随关口无功Qh变化而变化的单调曲线，其中U型曲线的最低点便为Pu3ss的最小 值町mm，根据预先求得的最优网损偏移量AP，划出町mm与AP之和的等值线与U型曲线相 交于两点，与U型曲线两交点中横坐标较大和较小者分别对应关口无功优化区间的上、下 限值，同时单调曲线上与两交点横坐标相对应的纵坐标中较大和较小者分别对应Vh变化范 围的上、下限值；
[0030] 所述的最优网损偏移量AP为不同负载率下关口无功优化区间内各点所对应的 有功损耗Pu3ss相对于最小值Puu。的最大增量，可由式（9)获得：
[0031] AP=a%PLm"3..............................................巧)，
[0032] 式（8)包含变量：变压器负载率0 = 70%时线路和变压器有功损耗之和的最小 值町根据终端变电站主变重载运行时的节能要求人工设定的常数a%。
[0033] 进一步地，所述步骤（3)的实施过程为：
[0034] (1)依次检验社。,，是否不小于VHmi。，若满足则令雞H。,产鄭。自，若不满足则令 養，并更新么…后继续检验直至么…不小于VHmm;
[0035] 似依次检验Ph姆是否不大于若满足则令Q'Hn,，=Qh"若不满足则令Qh。,， =Qh。,，+e，并更新l?H崎后继续检验直至Fh崎不大于VHmax;
[003引其中VHma济Vwmi。是指为了保证系统电压安全性，所人为设定的终端变电站主变高 压侧电压Vh的安全阀值，其标么值一般设为1.06和1.01 ;e为调节精度，其值可W根据精 度要求人为设定；n为1~3的整数，主要用于区别不同负荷水平下的Vh和QH值。
[0037] 进一步地，所述的步骤（4)中关口无功优化区间矩阵A3X3是由一系列的关口无功 区间所构成的3行3列矩阵，其具体表达式如下： , I.:i rV,::-, , I.:i r:,- (10^.y
[A玄玄.遂玄3.茲紛I 如诚~争I'妓滅今巧 .烏么A微鳥签j
[00測矩阵A3X3中任意元素A,，的物理含义为：当风电场出力为相关边界值，即I\=P?、 入W=入W时，立种负荷水平下的终端变电站关口无功Qh的改进优化区间（Q'HI,,，歎11《 )，谊'H2,，，繁H站.），谊'H31，，瑟'm,;/)的交集，其具体公式如下，
[0040] A尸(签'111,7，怒川,7)ri(餐!|巧，怒 |。,7)「1(签'…,y，怒'Ii'.;//')........ (11)。
[0041] 进一步地，所述的步骤巧）中分块定区间法是指通过对关口无功优化区间矩阵中 相关元素进