一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统及方法 |
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申请号 | CN201710512539.9 | 申请日 | 2017-06-29 | 公开(公告)号 | CN107294131A | 公开(公告)日 | 2017-10-24 |
申请人 | 国网江苏省电力公司电力科学研究院; 国家电网公司; 南京软核科技有限公司; 江苏省电力试验研究院有限公司; | 发明人 | 袁宇波; 李虎成; 张小易; 聂国际; 吕振华; 彭志强; 樊海锋; 马春生; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种基于逆变器调相运行的新 能源 电站 电压 控制系统及方法,以新能源电厂并网点电压为控制目标,提出与调度主站和新能源厂站的交互,接收调度主站发送的 电网 数据模型和实时 数据库 中的量测信息,并根据调度主站中的电网数据模型进行拓扑,生成控制区域的电网计算模型矩阵,采用最优潮流综合 算法 对控制区域的电网计算模型进行无功优化计算,给出控制 节点 的电压/无功控制目标值,实现对新能源厂站逆变器的无功/电压调节。本发明能够实现新能源电站群与地区电网系统的全局化无功协调控制,提升地区电网系统的无功优化和电压控制能 力 ,满足对高品质 电能 供应的需求。 | ||||||
权利要求 | 1.一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,其特征在于:包括设于调度侧的新能源AVC控制主站;还包括设于厂站侧的新能源AVC控制子站、通信管理机、新能源电厂逆变器和新能源电厂升压变压器; |
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说明书全文 | 一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统及方法技术领域背景技术[0002] 随着能源互联技术的发展和新能源政策的不断推进,大规模新能源发电并网,地区新能源接入渗透率持续提升。新能源高渗透地区电网面临着一系列的问题,包括:电压水平及电能质量超标,不同运行方式的快速变换引起局部潮流倒送,带来电网安全运行隐患。挖掘地区电网中新能源电站逆变器的可调节能力,对逆变器进行调相运行,参与局部电网无功调节,实现电压控制。通过新能源电站与地区电网系统级的全局化无功协调优化,集中式电站逆变器作为静止无功补偿发生器(SVG),参与电网无功长时间尺度控制,可以实现分钟级、秒级控制。建成基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,提升地区电网的无功优化和电压控制能力,满足对高品质电能供应的需求,服务地区经济社会发展。 发明内容[0003] 针对实现上述技术目的,本发明提出一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统及方法,适用于新能源高渗透率地区,能够充分挖掘新能源电站的逆变器无功调相能力,实现新能源电站群与地区电网系统的全局化无功协调控制,提升地区电网的无功优化和电压控制能力,满足对高品质电能供应的需求。 [0004] 实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现: [0005] 一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,包括设于调度侧的新能源AVC控制主站;还包括设于厂站侧的新能源AVC控制子站、通信管理机、新能源电厂逆变器和新能源电厂升压变压器; [0006] 所述新能源AVC控制主站输入端用于与调度主站相连,接收调度主站发送的电网模型数据和实时数据库中的量测信息,新能源AVC控制主站包括顺次连接的电网模型解析/拓扑模块和目标电压计算模块;所述电网模型解析/拓扑模块将接收到的电网模型进行模型解析和拓扑,以生成控制区域的电网计算模型矩阵;所述目标电压计算模块根据控制区域的电网计算模型矩阵、实时数据库中的量测信息和实时采集到的升压变压器处的电压值完成控制节点的电压/无功控制目标的优化,并将电压/无功控制目标优化结果发送到新能源AVC控制子站; [0007] 所述新能源AVC控制子站通过通信管理机与新能源AVC控制主站通信连接,其输出端连接有顺次相连的新能源电厂逆变器和新能源电厂升压变压器;新能源AVC控制子站的输入端还与新能源电厂升压变压器相连;新能源AVC控制子站根据接收到的电压/无功控制目标优化结果控制新能源电厂逆变器,并实时采集升压变压器处的电压值传输到新能源AVC控制主站,供目标电压计算模块使用,以实现对新能源厂站逆变器的无功电压调节。 [0008] 进一步地,所述目标电压计算模块的工作过程具体为:结合相关约束条件、实时数据库的量测信息和新能源电厂升压变压器高压侧电压值,以控制区域系统网损最小、电压方式最优为控制目标,采用最优潮流综合算法对控制区域的电网计算模型矩阵进行无功优化计算,给出控制节点的电压/无功控制目标。 [0009] 进一步地,所述以控制区域系统网损最小、电压方式最优为控制目标的优化目标函数为: [0010] [0012] 所述约束条件包括: [0013] (1)功率平衡方程: [0014] [0015] [0016] (2)电流平衡方程: [0017] Ii=YtUi-Yt/Tk·Uj [0018] Ij=-Yt/Tk·Ui+Yt/|Tk|2·Uj [0019] (3)状态变量的不等约束: [0020] Ul,min≤Ul≤Ul,max,l∈ND [0021] Ug,min≤Ug≤Ug,max,g∈ND [0022] λp,min≤λp≤λp,max,p∈Np [0023] (4)控制变量的不等约束: [0024] Qg,min≤Qg≤Qg,max,g∈NG [0025] Qc,min≤Qc≤Qc,max,c∈NC [0026] Tk,min≤Tk≤Tk,max,k∈NT [0027] Yc≤Yc,max,c∈NC [0028] Yk≤Yk,max,k∈NT [0029] (5)电网安全的支路电流不等约束: [0030] |Iij|≤Imax,{ij}∈NL [0031] 其中:Pi、Qi分别为节点i的注入有功功率和无功功率;Qc为电容器无功;Ui、Uj分别为节点i和j的节点电压;Gij、Bij分别为支路ij的电导和电纳;θij为节点i和j的相角差;NB为控制区域电网模型的节点集合;电流平衡方程中,Yt为变压器标准匝数比为基准的标幺值导纳,非变压器支路的Yt为1;Tk为有载调压变压器分接头所处位置对应的变比,Tk,min为有载调压变压器分接头所处位置对应的最小变比,Tk,max为有载调压变压器分接头所处位置对应的最大变比;Ul为负荷节点电压幅值,Ul,min为负荷节点最小电压幅值,Ul,max为负荷节点最大电压幅值;Ug为发电机节点电压幅值,Ug,min为发电机节点最小电压幅值,Ug,max为发电机节点最大电压幅值;λp为功率因素考核节点功率因素值,λp,min为功率因素考核节点最小功率因素值,λp,max为功率因素考核节点最大功率因素值;NG为发电机节点集合;ND为负荷节点集合;Np为功率因素考核节点集合;NC为可投电容器集合;NT为有载调压变压器集合;Qg为发电机节点无功,Qg,min为发电机节点最小无功,Qg,max为发电机节点最大无功;Qc,min为电容器最小无功,Qc,max为电容器最大无功;Yc、Yk分别为每日可投电容器累计动作次数和有载调压变压器累计动作次数;Yc,max为一天内可投电容器最大允许动作次数;Yk,max为一天内有载调压变压器最大允许动作次数;NL为支路集合;Iij为支路电流值,Imax为支路的过载临界电流值。 [0032] 进一步地,所述的一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,还包括设于调度侧的SCADA系统和FES系统;所述新能源AVC控制主站与SCADA系统相连,以读取调度主站中的电网模型数据和实时数据库中的量测信息;所述新能源AVC控制子站通过通信管理机与FES系统相连,实现新能源AVC控制子站与FES系统间的通信。 [0033] 进一步地,所述的一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,还包括Web管理服务器和工作站,所述新能源AVC控制主站与Web管理服务器通信,以提供外部访问和报表统计功能;所述工作站设于调度侧,其与新能源AVC控制主站相连,用于提供系统功能管理和实时监控服务。 [0034] 进一步地,所述的一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,还包括防火墙,所述放火墙设于Web管理服务器与新能源AVC控制主站之间。 [0035] 进一步地,所述电网模型解析/拓扑模块将接收到的电网模型进行拓扑的具体过程为:通过遍历新能源电厂中相关设备和线路,按照电气联系和网络连接关系进行模型拓扑。 [0036] 进一步地,所述控制节点为新能源电厂并网点。 [0037] 一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制方法,包括: [0038] (1)新能源AVC控制主站从调度主站中读取电网模型数据和实时数据库中的测量信息,并对电网模型数据进行解析和拓扑,以生成控制区域的电网计算模型矩阵; [0039] (2)结合相关约束条件、实时数据库的量测信息、新能源电厂升压变压器高压侧电压值,新能源AVC控制主站中的目标电压计算模块以控制区域网损最小、电压方式最优为控制目标,采用最优潮流综合算法对控制区域的电网计算模型进行无功优化计算,给出控制节点的电压/无功控制目标值; [0040] (3)新能源AVC控制主站发送含有控制节点的电压/无功控制目标值控制指令给新能源AVC控制子站; [0041] (4)新能源AVC控制子站根据接受到的含有控制节点的电压/无功控制目标值控制指令对新能源电厂逆变器进行调相控制,实现无功电压调节;同时,新能源AVC控制子站采集与新能源电厂逆变器相连的新能源电厂升压变压器的值,并送入到新能源AVC控制主站; [0042] (5)重复步骤(1)-(4),以实现对新能源厂站逆变器的无功电压调节。 [0043] 进一步地,所述以控制区域系统网损最小、电压方式最优为控制目标的优化目标函数为: [0044] [0045] 式中:n为控制区域电网模型节点总个数;Ii、Ij分别为节点i和j的注入电流;Rij为支路ij的电阻值; [0046] 所述约束条件包括: [0047] (1)功率平衡方程: [0048] [0049] [0050] (2)电流平衡方程: [0051] Ii=YtUi-Yt/Tk·Uj [0052] Ij=-Yt/Tk·Ui+Yt/|Tk|2·Uj [0053] (3)状态变量的不等约束: [0054] Ul,min≤Ul≤Ul,max,l∈ND [0055] Ug,min≤Ug≤Ug,max,g∈ND [0056] λp,min≤λp≤λp,max,p∈Np [0057] (4)控制变量的不等约束: [0058] Qg,min≤Qg≤Qg,max,g∈NG [0059] Qc,min≤Qc≤Qc,max,c∈NC [0060] Tk,min≤Tk≤Tk,max,k∈NT [0061] Yc≤Yc,max,c∈NC [0062] Yk≤Yk,max,k∈NT [0063] (5)电网安全的支路电流不等约束: [0064] |Iij|≤Imax,{ij}∈NL [0065] 其中:Pi、Qi分别为节点i的注入有功功率和无功功率;Qc为电容器无功;Ui、Uj分别为节点i和j的节点电压;Gij、Bij分别为支路ij的电导和电纳;θij为节点i和j的相角差;NB为控制区域电网模型的节点集合;电流平衡方程中,Yt为变压器标准匝数比为基准的标幺值导纳,非变压器支路的Yt为1;Tk为有载调压变压器分接头所处位置对应的变比,Tk,min为有载调压变压器分接头所处位置对应的最小变比,Tk,max为有载调压变压器分接头所处位置对应的最大变比;Ul为负荷节点电压幅值,Ul,min为负荷节点最小电压幅值,Ul,max为负荷节点最大电压幅值;Ug为发电机节点电压幅值,Ug,min为发电机节点最小电压幅值,Ug,max为发电机节点最大电压幅值;λp为功率因素考核节点功率因素值,λp,min为功率因素考核节点最小功率因素值,λp,max为功率因素考核节点最大功率因素值;NG为发电机节点集合;ND为负荷节点集合;Np为功率因素考核节点集合;NC为可投电容器集合;NT为有载调压变压器集合;Qg为发电机节点无功,Qg,min为发电机节点最小无功,Qg,max为发电机节点最大无功;Qc,min为电容器最小无功,Qc,max为电容器最大无功;Yc、Yk分别为每日可投电容器累计动作次数和有载调压变压器累计动作次数;Yc,max为一天内可投电容器最大允许动作次数;Yk,max为一天内有载调压变压器最大允许动作次数;NL为支路集合;Iij为支路电流值,Imax为支路的过载临界电流值。 [0066] 进一步地,所述的一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制方法,还包括以下步骤: [0067] (6)所述新能源AVC控制主站与Web管理服务器通信,以提供外部访问和报表统计功能; [0068] (7)用户利用设于调度测与新能源AVC控制主站相连的工作站进行系统功能管理和实时监控。 [0069] 进一步地,所述新能源AVC控制主站对电网模型数据进行拓扑的具体过程为:通过遍历新能源电厂中相关的设备和线路,按照电气联系和网络连接关系进行模型拓扑。 [0070] 进一步地,所述控制节点为新能源电厂并网点。 [0071] 本发明的有益效果: [0072] 本发明一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统及方法,适用于新能源高渗透率地区,能够充分挖掘新能源电站(比如:光伏电站等)的逆变器无功调相能力,实现新能源电站群与地区电网系统的全局化无功协调控制,提升地区电网的无功优化和电压控制能力,满足对高品质电能供应的需求;基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统可以实现对新能源电站出口母线电压的手动调节和自动调节,由于新能源电站与地区电网系统的全局化优化采用最优潮流综合算法,并根据实际情况设计了对应的目标优化函数和相关约束条件,可以实现控制区域全局网损最小、电压方式最优;同时,系统向逆变器下发调节指令,逆变器的响应速度可以达到毫秒级,实现无功的快速调节。附图说明 [0073] 图1为本发明一种实施例的系统架构图; [0076] 图4为本发明一种实施例的控制逻辑图。 具体实施方式[0077] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。 [0078] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。 [0079] 目前,新能源高渗透地区电网面临着一系列的问题,主要包括:电压水平及电能质量超标、不同运行方式的快速变换引起局部潮流倒送,从而带来了电网安全运行的隐患。为了解决前述问题,本发明通过挖掘地区电网中新能源厂站中逆变器的可调节能力,对逆变器进行调相运行,参与新能源厂站所在的局部区域电网无功调节,实现电压控制。 [0080] 实施例一 [0081] 本发明实施例提出基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,通过与调度主站和新能源厂站的交互,以新能源电厂并网点电压为控制目标,充分挖掘新能源电站的逆变器无功调相能力,且能够同时控制多个新能源电厂,由于地区电网模型大,新能源电站控制区域模型小,由地区电网模型进行拓扑计算,从而实现新能源电站群与地区电网系统的全局化无功协调控制,具体地: [0082] 如图1-2所示,一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,包括设于调度侧的新能源AVC控制主站,还包括设于厂站侧的新能源AVC控制子站、新能源电厂逆变器、新能源电厂升压变压器、通信管理机;本实施例中,所述的新能源电厂逆变器为光伏电厂逆变器,所述的新能源电厂升压变压器为光伏电厂变压器; [0083] 所述新能源AVC控制主站的输入端用于与调度主站相连,接收调度主站发送的所需电网模型数据(即地区电网模型)和实时数据库中的量测信息,新能源AVC控制主站包括顺次连接的电网模型解析/拓扑模块和目标电压计算模块;所述电网模型解析/拓扑模块将接收到的电网模型进行模型解析和拓扑,以生成控制区域的电网计算模型矩阵,具体做法是从调度主站的地区电网模型中提取厂站、母线、线路、发电机、变压器、负荷、并补等数据卡中提取非冗余数据,生成控制区域的基准功率、线路、母线数据卡矩阵,比如根据市级电网模型生成县级电网模型,前述的提取过程为现有技术,此处不赘述,所述的控制区域的电网计算模型矩阵具备完整的母线、线路信息;所述目标电压计算模块根据控制区域的电网计算模型矩阵、实时数据库中的量测信息和实时采集到的升压变压器处的电压值完成控制节点的电压/无功控制目标的优化,并将电压/无功控制目标优化结果发送到新能源AVC控制子站;其中,所述控制节点为光伏电厂并网点;所述的调度主站为省、市调度控制系统,比如D5000主站系统,是现有技术中的系统。 [0084] 所述新能源AVC控制子站通过通信管理机与新能源AVC控制主站通信连接,AVC控制主站与AVC控制子站通过IEC104规约进行通信并完成遥信、遥测、遥控、遥调功能的信号测试;新能源AVC控制子站的输出端连接有顺次相连的光伏电厂逆变器和光伏电厂升压变压器;新能源AVC控制子站的输入端还与光伏电厂升压变压器相连,优选与光伏电厂升压变压器高压侧相连,以采集光伏电厂升压变压器高压侧的电压值;新能源AVC控制子站根据接收到的电压控制目标优化结果控制光伏电厂逆变器,并实时采集升压变压器高压侧的电压值传输到新能源AVC控制主站,供目标电压计算模块使用,以实现对光伏电厂逆变器的无功电压调节,即实现输出电流和电压的相位调节(超前或滞后),以及幅值大小调整,达到逆变器与地区电网系统之间有功无功交换的效果。 [0085] 在本发明实施例的一种实施方式中,如图1所示,所述基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统包括两个新能源AVC控制主站(新能源AGC/AVC主站1、新能源AGC/AVC主站2),在使用时,将其中一个作为主新能源AVC控制主站,另一个作为备用新能源AVC控制主站,以提高本基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统的稳定性。 [0086] 在本发明实施例的一种实施方式中,所述的一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,还包括设于调度侧的SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisition,数据采集与监视控制系统)和FES系统(Front End System,前置系统),二者均位于调度主站中;所述新能源AVC控制主站与SCADA系统相连,以读取调度主站的地区电网模型数据和实时数据库中的量测信息;所述新能源AVC控制子站通过通信管理机与FES系统相连,实现AVC控制子站与FES系统间的通信和数据的传输,比如将实时采集到的升压变压器高压侧的电压值传输到FES系统。 [0087] 本发明实施例的一种实施方式中,为了提供外部访问和报表统计功能,所述的一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统,还包括Web管理服务器,所述新能源AVC控制主站与Web管理服务器通信;进一步地,为了提高系统安全性能,所述新能源AVC控制主站与Web管理服务器还设有防火墙。 [0088] 本发明实施例的一种实施方式中,所述的一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制系统还包括设于调度侧的工作站,所述工作站与新能源AVC控制主站相连,用于提供系统功能管理和实时监控服务。 [0089] 所述根据调度主站的电网模型进行拓扑,其具体过程为:通过遍历光伏电厂中相关设备和线路,按照电气联系和网络连接关系进行模型拓扑,模型解析和拓扑过程可以通过现有技术来实现,不是本发明的保护点,此处不赘述;其中,所述相关设备为变压器、发电机、刀闸、开关等;所述线路为输电线路;所述遍历的具体过程为,按照设备和线路的点号进行查找匹配。本发明中的电网模型解析/拓扑模块可以采用现有技术来实现,此处不做过多的赘述。 [0090] 所述目标电压计算模块的工作过程具体为:结合相关约束条件、实时数据库的量测信息(包括母线电压幅值、相角,发电机有功、无功,负荷有功、无功,电容器无功,变压器分接头位置,支路电流值等)、光伏电厂升压变压器高压侧电压值,以控制区域系统网损最小、电压方式最优为控制目标,采用最优潮流综合算法对控制区域的电网计算模型矩阵进行无功优化计算,给出控制节点的电压/无功控制目标,即得到控制目标为控制区域系统网损最小情况下,控制节点的电压或者无功功率值;所述的控制区域为各被控的新能源厂站。 [0091] 所述以控制区域系统网损最小、电压方式最优为控制目标的优化目标函数为: [0092] [0093] 式中:n为控制区域电网模型节点总个数;Ii、Ij分别为节点i和j的注入电流;Rij为支路ij的电阻值; [0094] 所述约束条件包括: [0095] (1)功率平衡方程: [0096] [0097] [0098] (2)电流平衡方程: [0099] Ii=YtUi-Yt/Tk·Uj [0100] Ij=-Yt/Tk·Ui+Yt/|Tk|2·Uj [0101] (3)状态变量的不等约束: [0102] Ul,min≤Ul≤Ul,max,l∈ND [0103] Ug,min≤Ug≤Ug,max,g∈ND [0104] λp,min≤λp≤λp,max,p∈Np [0105] (4)控制变量的不等约束: [0106] Qg,min≤Qg≤Qg,max,g∈NG [0107] Qc,min≤Qc≤Qc,max,c∈NC [0108] Tk,min≤Tk≤Tk,max,k∈NT [0109] Yc≤Yc,max,c∈NC [0110] Yk≤Yk,max,k∈NT [0111] (5)电网安全的支路电流不等约束: [0112] |Iij|≤Imax,{ij}∈NL [0113] 其中:Pi、Qi分别为节点i的注入有功功率和无功功率;Qc为电容器无功;Ui、Uj分别为节点i和j的节点电压;Gij、Bij分别为支路ij的电导和电纳;θij为节点i和j的相角差;NB为控制区域电网模型的节点集合;电流平衡方程中,Yt为变压器标准匝数比为基准的标幺值导纳,非变压器支路的Yt为1;Tk为有载调压变压器分接头所处位置对应的变比,Tk,min为有载调压变压器分接头所处位置对应的最小变比,Tk,max为有载调压变压器分接头所处位置对应的最大变比;Ul为负荷节点(一般为PQ节点)电压幅值,Ul,min为负荷节点最小电压幅值,Ul,max为负荷节点最大电压幅值;Ug为发电机节点(一般为PV节点)电压幅值,Ug,min为发电机节点最小电压幅值,Ug,max为发电机节点最大电压幅值;λp为功率因素考核节点功率因素值,λp,min为功率因素考核节点最小功率因素值,λp,max为功率因素考核节点最大功率因素值;NG为发电机节点集合;ND为负荷节点集合;Np为功率因素考核节点集合;NC为可投电容器集合;NT为有载调压变压器集合;Qg为发电机节点无功,Qg,min为发电机节点最小无功,Qg,max为发电机节点最大无功;Qc,min为电容器最小无功,Qc,max为电容器最大无功;Yc、Yk分别为每日可投电容器累计动作次数和有载调压变压器累计动作次数;Yc,max为一天内可投电容器最大允许动作次数;Yk,max为一天内有载调压变压器最大允许动作次数;NL为支路集合;Iij为支路电流值,Imax为支路的过载临界电流值。 [0114] 实施例二 [0115] 如图3-4所示,一种基于逆变器调相运行的新能源电站电压控制方法,包括: [0116] (1)新能源AVC控制主站从调度主站中读取所需电网模型数据(即地区电网模型)和实时数据库中的测量信息,并对电网模型数据进行解析和拓扑,以生成控制区域的电网计算模型矩阵;所述的控制区域为各被控的新能源厂站,在本实施例中,所述新能源厂站为光伏电厂; [0117] 所述电网模型数据优选为时间断面的QS文件,所述电网计算模型矩阵中包含电压基准值、母线、线路、发电机、变压器、变压器绕组、负荷、电容器、电抗器、断路器、刀闸等信息。 [0118] 所述新能源AVC控制主站对电网模型数据进行拓扑的具体过程为:通过遍历光伏电厂中相关的设备和线路,按照电气联系和网络连接关系进行模型拓扑,可以由现有技术来实现,此处不赘述。 [0119] 所述的生成控制区域的电网计算模型矩阵的生成过程即为物理模型到计算模型的转换,可以由现有技术来实现,此处不赘述。 [0120] (2)结合相关约束条件、实时数据库的量测信息、光伏电厂升压变压器高压侧电压值,新能源AVC控制主站中的目标电压计算模块以控制区域系统网损最小、电压方式最优为控制目标,采用最优潮流综合算法对控制区域的电网计算模型进行无功优化计算,给出控制节点的电压/无功控制目标值;所述控制节点为光伏电厂并网点; [0121] 具体地: [0122] 所述以控制区域系统网损最小、电压方式最优为控制目标的优化目标函数为: [0123] [0124] 式中:n为控制区域电网模型节点总个数;Ii、Ij分别为节点i和j的注入电流;Rij为支路ij的电阻值; [0125] 所述约束条件包括: [0126] (1)功率平衡方程: [0127] [0128] [0129] (2)电流平衡方程: [0130] Ii=YtUi-Yt/Tk·Uj [0131] Ij=-Yt/Tk·Ui+Yt/|Tk|2·Uj [0132] (3)状态变量的不等约束: [0133] Ul,min≤Ul≤Ul,max,l∈ND [0134] Ug,min≤Ug≤Ug,max,g∈ND [0135] λp,min≤λp≤λp,max,p∈Np [0136] (4)控制变量的不等约束: [0137] Qg,min≤Qg≤Qg,max,g∈NG [0138] Qc,min≤Qc≤Qc,max,c∈NC [0139] Tk,min≤Tk≤Tk,max,k∈NT [0140] Yc≤Yc,max,c∈NC [0141] Yk≤Yk,max,k∈NT [0142] (5)电网安全的支路电流不等约束: [0143] |Iij|≤Imax,{ij}∈NL [0144] 其中:Pi、Qi分别为节点i的注入有功功率和无功功率;Qc为电容器无功;Ui、Uj分别为节点i和j的节点电压;Gij、Bij分别为支路ij的电导和电纳;θij为节点i和j的相角差;NB为控制区域电网模型的节点集合;电流平衡方程中,Yt为变压器标准匝数比为基准的标幺值导纳,非变压器支路的Yt为1;Tk为有载调压变压器分接头所处位置对应的变比,Tk,min为有载调压变压器分接头所处位置对应的最小变比,Tk,max为有载调压变压器分接头所处位置对应的最大变比;Ul为负荷节点(一般为PQ节点)电压幅值,Ul,min为负荷节点最小电压幅值,Ul,max为负荷节点最大电压幅值;Ug为发电机节点(一般为PV节点)电压幅值,Ug,min为发电机节点最小电压幅值,Ug,max为发电机节点最大电压幅值;λp为功率因素考核节点功率因素值,λp,min为功率因素考核节点最小功率因素值,λp,max为功率因素考核节点最大功率因素值;NG为发电机节点集合;ND为负荷节点集合;Np为功率因素考核节点集合;NC为可投电容器集合;NT为有载调压变压器集合;Qg为发电机节点无功,Qg,min为发电机节点最小无功,Qg,max为发电机节点最大无功;Qc,min为电容器最小无功,Qc,max为电容器最大无功;Yc、Yk分别为每日可投电容器累计动作次数和有载调压变压器累计动作次数;Yc,max为一天内可投电容器最大允许动作次数;Yk,max为一天内有载调压变压器最大允许动作次数;NL为支路集合;Iij为支路电流值,Imax为支路的过载临界电流值。 [0145] (3)新能源AVC控制主站发送含有控制节点的电压/无功控制目标值控制指令给新能源AVC控制子站; [0146] (4)新能源AVC控制子站根据接受到的含有控制节点的电压/无功控制目标值控制指令对光伏电厂逆变器进行调相控制,实现无功电压调节;同时,新能源AVC控制子站采集与光伏电厂逆变器相连的光伏电厂升压变压器的值,并送入到新能源AVC控制主站; [0147] (5)重复步骤(1)-(4),以实现对光伏厂站逆变器的无功电压调节; [0148] (6)所述新能源AVC控制主站通过防火墙与Web管理服务器通信,以提供外部访问和报表统计功能。 [0149] (7)用户利用设于调度测与新能源AVC控制主站相连的工作站进行系统功能管理和实时监控。 [0150] 上述步骤(1)-(5)的逻辑过程具体如下,其中:电网数据模型为QS文件,调度主站采用的是D5000, [0151] S1)新能源AVC控制主站读取D5000中的QS文件,并判断是否为新文件; [0152] S2)若为新的QS文件,则解析该QS文件,获取电网模型(即地区电网运行拓扑结构)并进行解析和拓扑,生成控制区域的电网计算模型矩阵;否则,跳入步骤S9); [0153] S3)判断控制区域的电网计算模型矩阵中的平衡节点数量,是否大于1;其中,所述的平衡节点的数目是在生成电网运行拓扑结构生成的时候设置的,即在电网拓扑结构生成的时候,设置电网计算模型矩阵的平衡节点数目; [0154] S4)若平衡节点数量不大于1,判断电网计算模型矩阵中的总节点数是否不小于2;若平衡节点数量大于1,跳入步骤S9); [0155] S5)若总节点数不小于2,采用最优潮流综合算法对控制区域的电网计算模型进行无功优化计算,给出控制节点的电压/无功控制目标;所述的最优潮流综合算法调用光伏电站升压变高压侧的实时电压值,作为PV节点进行迭代计算;若总节点数小于2,跳入步骤S9); [0156] S6)判断目标电压值计算过程是否正常; [0157] S7)若计算过程正常,判断目标电压值是否越限;若计算过程不正常,发告警,跳入步骤S9); [0158] S8)若不越限,则下发S5)计算出的目标控制电压;若越限,则将限值作为目标电压下发控制; [0159] S9)退出。 |