一种新能源厂站电压无功协调优化控制方法与流程

本发明涉及电力系统自动化控制系统领域，针对一种新能源厂站电压无功控制两级分步协调优化控制方法。

背景技术：

随着新能源厂站的日益增多，其正常合理运行对于电力系统的安全稳定影响也越来越显著；新能源厂站作为电网无功功率的重要支撑节点，为电网的高效安全运行起到了至关重要的作用。新能源功率控制系统作为新能源电站控制站内电压无功的主要手段，其调节模式直接影响新能源厂站的电压稳定性和无功功率分布合理性。目前，新能源厂站并网点电压已作为电网调度运行部门对新能源厂站考核的一项关键指标。无功调节能力方面，相对于风机/逆变器装置等发电设备，动态无功补偿装置由于其响应速度快、调节方式灵活，被电网运行部分和新能源电站作为更为重要的电压无功调节手段，因此，新能源电站的动态无功储备也成为反映该站调节能力的重要指标。

目前，新能源厂站现有的电压无功控制系统控制模式比较单一，调压过程未对动态无功补偿装置的无功储备进行评估，动态无功储备调节为滞后校正行为，增加了动态无功储备对系统支撑的时效性；同时，当前控制系统在动态无功储备调节过程中，仅单方面考虑无功置换的快速性，设定动态无功补偿设备和风机/逆变器设备同时进行相同固定步长的逆向调节，未将实时电压作为约束条件引入调节过程，增加了电压不合格的风险。

技术实现要素：

发明目的：

针对现有技术的缺陷和不足,本发明提供了一种新能源厂站电压无功优化控制方法，采用电压调节和动态无功储备调节相结合的两级分步协调优化控制策略，调节过程兼顾电压合格指标和动态无功储备指标，合理分配无功增量目标，避免电压调节过程中损失动态无功储备能力，同时降低调压过程中母线电压的波动性。

技术方案:

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新能源厂站电压无功协调优化控制方法，采用两级分步协调优化控制方法，以考核点电压合格标识和动态无功储备不足标识作为不同层级触发条件，分别判别启动动态无功储备优先策略电压调节模块和同向微调置换无功调节模块两个层级模块，并在各自模块中分步完成无功增量需求的合理分配；所述动态无功储备优先策略电压调节模块以考核点电压为调节目标，优先安排有利于提高动态无功储备量的无功调整动作，跟随电压目标的同时，兼顾优化动态无功储备量；所述同向微调置换无功调节模块以动态无功储备合格为调节目标，仅安排有利于考核点电压逼近电压目标值方向的无功调整动作，根据当前电压至电压合格边界的距离严格限制调整步长，在满足考核点电压合格的前提下有效提高动态无功储备量。

进一步地，两级分步协调优化控制方法具体步骤为：

s1：判断考核点电压是否合格，不合格则进入动态无功储备优先策略电压调节模块；合格则进入s2；

s2：判断动态无功储备是否不足，不足则进入同向微调置换无功调节模块。

进一步地，判断考核点电压是否合格的具体方法为：当系统判定考核点电压不在电压合格死区范围内时，判定考核点电压不合格。

进一步地，判断动态无功储备不足的具体方法为：在动态无功补偿装置中设置最优工作点和工作点死区，当某动态无功补偿装置出力处于最优工作点的死区范围外时，判定该动态无功补偿装置需进行无功调优，调优需求量为当前出力至最优工作点距离，调优方向由当前出力指向最优工作点；当站内存在任意动态无功补偿装置需要调优时，判定该厂站动态无功储备不足。

进一步地，动态无功储备优先策略电压调节模块进行无功增量需求分配的具体方法为：实时判定系统电压调节方向与动态无功储备调优方向的一致性，若二者方向一致，则顺序进行动态无功补偿装置调优、风机/逆变器装置调压、动态无功补偿装置调压三阶段调节，否则，直接进行风机/逆变器装置调压、动态无功补偿装置调压两阶段调节。

进一步地，同向微调置换无功调节模块，实时判定动态无功储备调优方向是否有利于调节电压趋向于考核点电压目标值，若二者方向一致，则进行动态无功实质置换调节，仅安排动态无功补偿装置进行无功出力，并自适应计算各动态无功装置出力调整量；若二者方向相反，则进行动态无功辅助置换调节，仅安排风机/逆变器设备出力。

进一步地，动态无功储备优先策略电压调节模块的动态无功补偿装置调优阶段，取电压偏离量对应的无功增量需求与全站动态无功补偿装置调优需求量中较小者作为该阶段无功增量分配目标，以各无功补偿装置调优需求量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配；在风机/逆变器装置或动态无功补偿装置调压阶段，以各装置调压方向的可调容量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配。

进一步地，同向微调置换无功调节模块，取电压调节死区对应的无功增量需求和固定置换步长中较小者作为该阶段无功增量分配目标，在动态无功实质置换调节过程，以各无功补偿装置调优需求量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配；在动态无功辅助置换调节过程，以风机/逆变器装置调节方向的可调容量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配。

有益效果:

本发明提供了一种新能源厂站电压无功优化控制方法，采用电压调节和动态无功储备调节相结合的两级分步协调优化控制策略。具有以下有益效果：

1.同向微调置换无功调节模块中，为避免不同类型设备同时逆向调节带来电压异常波动风险，一个调节周期仅安排一种类型设备(动态无功补偿设备或风机/逆变器设备)根据电压偏离方向进行调节，且调节步长严格控制在电压死区对应的无功增量范围内，避免了电压越合格限的风险，实现无功储备的平稳调优。

2.本发明提出的两级分步协调优化控制策略，调节过程兼顾电压合格指标和动态无功储备指标，合理优化分配无功增量目标，避免了电压调节过程中损失动态无功调节能力，降低了调压过程中母线电压波动性，具有很高的使用价值和推广意义。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

本发明所述一种新能源厂站电压无功两级分步协调优化控制方法，采用两级分步协调优化控制方法，以考核点电压合格标识和动态无功储备不足标识作为不同层级触发条件，分别判别启动动态无功储备优先策略电压调节模块和同向微调置换无功调节模块两个层级模块，并在各自模块中分步完成无功增量需求的合理分配；所述动态无功储备优先策略电压调节模块以考核点电压为调节目标，优先安排有利于提高动态无功储备量的无功调整动作，跟随电压目标的同时，兼顾优化动态无功储备量；所述同向微调置换无功调节模块以动态无功储备合格为调节目标，仅安排有利于考核点电压逼近电压目标值方向的无功调整动作，根据当前电压至电压合格边界的距离严格限制调整步长，在满足考核点电压合格的前提下有效提高动态无功储备量。

图1是本发明的系统框图。框图中具体包括以下步骤：

第一步，采用两级分步协调优化控制方法，以考核点电压合格标识和动态无功储备不足标识作为不同层级触发条件，判别启动动态无功储备优先策略电压调节模块和同向微调置换无功调节模块两个层级模块，并在各自模块中分步完成无功增量需求的合理分配。

第二步，当系统判定考核点电压不在电压合格死区范围内时，自动进入动态无功储备优先策略电压调节模块，实时判定系统电压调节方向与动态无功储备调优方向的一致性，若二者方向一致，则顺序进行动态无功补偿装置调优、风机/逆变器装置调压、动态无功补偿装置调压三阶段调节，否则，直接进行风机/逆变器装置调压、动态无功补偿装置调压两阶段调节。

第三步，当系统判定考核点电压处在电压合格死区范围内且存在动态无功补偿装置需要调优时，自动进入同向微调置换无功调节模块，实时判定动态无功储备调优方向是否有利于调节电压趋向于考核点电压目标值，若二者方向一致，则进行动态无功实质置换调节，仅安排动态无功补偿装置进行无功出力，不再安排风机/逆变器装置进行反方向调节，并自适应计算各动态无功装置出力调整量；若二者方向相反，则进行动态无功辅助置换调节，仅安排风机/逆变器设备出力，以期待电压调整后程序进入动态无功实质置换过程。

第四步，对于动态无功储备优先策略电压调节模块，在动态无功补偿装置调优阶段，取电压偏离量对应的无功增量需求与全站动态无功补偿装置调优需求量中较小者作为该阶段无功增量分配目标，以各无功补偿装置调优需求量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配；在风机/逆变器装置或动态无功补偿装置调压阶段，以各装置调压方向的可调容量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配。

第五步，对于同向微调置换无功调节模块，取电压调节死区对应的无功增量需求和固定置换步长中较小者作为该阶段无功增量分配目标，在动态无功实质置换调节过程，以各无功补偿装置调优需求量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配；在动态无功辅助置换调节过程，以风机/逆变器装置调节方向的可调容量为比例，对无功增量分配目标进行优化分配。

以上实例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。