一种稳定电网系统电压的抽蓄机组调压方法和系统与流程

本发明属于电网控制，更具体地涉及一种稳定电网系统电压的抽蓄机组调压方法和系统。

背景技术：

1、随着电网中光伏、风电等间歇性可再生清洁能源的大规模生产，其清洁能源接入电网解决了能源短缺问题，改善了环境，但同时造成了系统功率大幅度波动，电网的稳定运行面临巨大挑战。抽水蓄能电站作为电力系统中最可靠、成本最低、容量大以及技术最成熟的储能装置，其是新能源发展和特高压智能电网建设的重要组成部分，在平滑间歇性能源并网冲击功率、调节电力系统频率和电压方面发挥着重要作用。近年来，抽水蓄能电站在容量、控制策略和应用领域不断取得技术进步，取得的最大进展是可变速抽水蓄能机组的实现。基于双馈调速系统的可变速抽水蓄能机组采用转子励磁方式异步并网，相比于恒速机组，不仅能够通过改变转速来提高水泵水轮机的运行效率和调节范围，还可以通过调整转子励磁电流实现有功和无功快速调节以应对电力系统频率及电压波动；且机组变流器仅承担转差功率，造价低、占地小。

2、随着在华东、华北、华南地区不断形成多个具有明显受端特征的电网，受端电网的电压不稳定问题日益凸显。一方面，随着受电规模的不断增加，超特高压直流输电过程中消耗的无功逐渐增大，受端系统的交流系统处于无功不足的险境；另一方面，受端系统的重负荷导致无功电源支撑不足、动态负荷比例增加。

3、现有技术文件1(cn 114519482 a)提供了一种变速抽水蓄能机组功率调节能力量化评价方法和系统，所述内容为含变速抽蓄和新能源系统的协调运行、调度决策提供理论指导和技术依据，并未涉及如何解决电网电压不稳定的问题。

4、现有技术文件2(cn 114844064 b)提供了一种双馈型变速抽水蓄能机组自适应变参数调频方法及装置，包括：检测双馈型变速抽水蓄能机组的转速、频率偏差和频率偏差变化率；响应于频率偏差超出死区，根据转速从预先生成的不同工况调频参数上限曲线中获取相应的调频参数上限，并根据频率偏差变化率确定调频参数上限的正负，将带正负的调频参数上限作为调频所用的参数；其中，不同工况调频参数上限曲线为不同工况下转速与调频参数上限之间的关系曲线。现有技术文件2的不足之处在于：主要检测抽蓄机组方面的数据，通过单独调节抽蓄机组的频率来改变电网频率，对于调整电网后的效果不清楚，也不能实时调整电网系统到最优化，且计算繁复，主要涉及电网频率调整方面。

5、现有技术文件3(cn 115693718 a)提供一种双馈式抽水蓄能系统的多状态分段线性化建模方法，该方法需要对抽蓄机组各部分进行计算、分析、调整、仿真验证多状态分段线性化控制方法对于电网波动能够有效抑制。其不足之处在于只在各部分的层面上解决电网波动的问题，没有从整体的层面来解决上述问题。且整个过程计算量大，计算复杂，不能确保结果的准确性。

6、以上述现有技术为代表的稳定电网系统的技术，涉及稳定电网系统频率的技术，但未涉及稳定电网系统电压；现有技术中对于电网系统电压起到明显的稳定效果的技术很少，且其中大部分通过单独调节抽蓄机组来实现，不能做到电网系统的实时控制，不能实时达到稳定电网电压的最佳效果。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种稳定电网系统电压的抽蓄机组调压方法和系统，实时获取电网系统中节点的无功功率值数据，通过潮流计算模型得到节点的电压值，设置合适的比例系数，使得电网系统电压调整至标准范围之内，让电气设备充分发挥，避免对电网线路和设备造成损害和电能损耗的增加。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明的第一方面提供了一种稳定电网系统电压的抽蓄机组调压方法，包括以下步骤：

4、步骤1，在调度周期内，获取电网系统每个节点的无功功率值，和接入的分布式电源无功数据；

5、步骤2，基于每个节点的无功功率值，通过潮流计算模型，获取潮流计算模型输出的每个节点的电压值；

6、步骤3，若节点电压值超出标准范围，则根据节点电压值与可接受的系统标准电压的差值设置无功调节比例系数，利用励磁电压调节模型，调节抽蓄机组的励磁电压。

7、优选地，步骤1中，用无功功率检测仪获取节点的无功功率数据和分布式电源无功数据。

8、优选地，步骤2中，潮流计算模型的输入包括节点无功功率值、节点类型、阻抗、导纳、电压、极限范围、电流水平范围。

9、更进一步地，潮流计算模型优选30节点的潮流计算模型，即包括30个节点，并且其中5个节点为分布式电源无功功率数据节点，所述模型的输出结果为每个节点电压值；对30节点的潮流计算模型采用牛顿-拉夫逊法进行多次迭代计算，得出各节点的电压水平；

10、潮流计算节点模型能够随时更改参数设置，应对新的实际需求，得出各节点的电压水平。

11、优选地，步骤3中，采用励磁电压调节模型，确定当前调度时刻的励磁电压：

12、e(t)＝eref+kq[qref(t-1)+qload(t-1)-q(t-1)]

13、式中：e(t)为调度时刻t的励磁电压，eref为抽蓄机组额定电动势，kq为无功调压系数，qref(t-1)为抽蓄机组在上一个调度时刻接入系统电压稳定后的标准无功，qload(t-1)为低压减载装置在上一个调度时刻所切负荷的无功，q(t-1)为抽蓄机组在上一个调度时刻输出无功。

14、更进一步地，所述无功调压系数kq是根据节点模型参数情况、节点电压实际值与可接受的系统标准电压设置的一个自适应调整系数，以如下公式所示：

15、

16、式中：n为节点数量，ui(t)为抽蓄机组第i个节点t时刻的电压实际值，r1为该节点的电阻，r2为该节点抽蓄机组的等效电阻。

17、更进一步地，步骤4，实时更新各节点的无功电压，然后返回步骤1-3，直到电网系统各节点电压调整至标准范围之内。

18、本发明的第二方面提供了一种稳定电网系统电压的抽蓄机组调压系统，运行所述的一种稳定电网系统电压的抽蓄机组调压方法：

19、包括：节点数据获取模块，潮流计算模型构建模块，励磁电压调节模型构建模块，电网系统电压稳定模块；节点数据获取模块，用来获取各个节点的无功功率和其他必要电力参数；

20、潮流计算模型构建模块，用于节点的无功功率和其他电力必要参数输入所述模型，得到节点的电压值；励磁电压调节模型构建模块，用于构建励磁电压调节模型，并将潮流计算模型得到的结果输入励磁电压调节模型，得到励磁调节比例系数kq；电网系统电压稳定模块用于电网系统的无功分布，稳定电网系统电压。

21、优选地，励磁电压调节模型构建模块中调节励磁电压，以如下公式所示：

22、e(t)＝eref+kq[qref(t-1)+qload(t-1)-q(t-1)]

23、式中：e(t)为调度时刻t的励磁电压，eref为抽蓄机组额定电动势，kq为无功调压系数，qref(t-1)为抽蓄机组在上一个调度时刻接入系统电压稳定后的标准无功，qload(t-1)为低压减载装置在上一个调度时刻所切负荷的无功，q(t-1)为抽蓄机组在上一个调度时刻输出无功。

24、更进一步地，无功调压系数kq，以如下公式所示：

25、

26、式中：n为节点数量，ui(t)为抽蓄机组第i个节点t时刻的电压实际值，r1为该节点的电阻，r2为该节点抽蓄机组的等效电阻。

27、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提供的一种稳定电网系统电压的抽蓄机组调压方法和系统，一方面，能够实时获取电网的无功功率和其他电力参数，通过潮流计算模型和励磁电压调节模型，得到合适的励磁调节比例系数，以达到实时调节电网电压的平稳效果，从抽蓄机组与电网系统整体上解决电网电压不稳定的问题，两者相互反馈，不断获取节点数据和更新调整电网电压，维持电网电压稳定，使电网运行时刻保持最佳运行状态，减少了电气设备的损害，降低了运输过程中点能的损耗，提高了电能的利用率；另一方面，该系统简单实用，且适合所有的双馈变速抽蓄机组对电网电压进行。计算过程简单易懂，便于计算得出结果，减少了计算时间，使得所述方法对于电网电压的调整达到实时性。