適應(yīng)風(fēng)電接入的終端變電站關(guān)口無功控制區(qū)間制定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)關(guān)口無功控制方法，特別設(shè)及一種適應(yīng)風(fēng)電接入的終端變電 站關(guān)口無功控制區(qū)間制定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電是一種具有廣闊應(yīng)用前景的發(fā)電技術(shù)及能源綜合利用方式，風(fēng)電的大規(guī) 模接入對電力系統(tǒng)無功電壓的影響也越來越受到人們的關(guān)注。WIlOkV電網(wǎng)為例，正常情 況下IlOkV電網(wǎng)通常開環(huán)運(yùn)行，單電源供電，而在考慮風(fēng)電場接入后，IlOkV電網(wǎng)由單電源 福射狀網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槎嚯娫淳W(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致風(fēng)電支路中傳輸功率的大小和方向均發(fā)生變化，進(jìn)而影 響電網(wǎng)電壓和潮流的分布，最終導(dǎo)致風(fēng)電支路中終端變電站的無功電壓控制策略的控制效 果低于預(yù)期。
[0003] 當(dāng)前AVC變電站側(cè)的就地?zé)o功電壓控制主要W九區(qū)圖類控制策略為主，其策略的 控制效果受相關(guān)控制參數(shù)的影響，其中變電站關(guān)口無功反映了無功就地平衡情況，在不同 運(yùn)行方式下，合適的關(guān)口無功區(qū)間將會最大限度的挖掘系統(tǒng)的節(jié)能潛力并減少相關(guān)設(shè)備的 動作次數(shù)。當(dāng)風(fēng)電接入時(shí)，由于風(fēng)電場出力的波動將會對風(fēng)電支路的有功損耗特性產(chǎn)生直 接影響，且處于支路末端的風(fēng)電場其出線與終端變電站主變高壓側(cè)直接相連，其出力波動 對會對終端變電站的關(guān)口無功控制造成極大影響，因此應(yīng)分析適應(yīng)風(fēng)電接入的終端變電站 關(guān)口無功控制區(qū)間制定方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決因風(fēng)電并網(wǎng)所引起的風(fēng)電支路潮流變化而使得終端變電 站關(guān)口無功控制無法與風(fēng)電場運(yùn)行工況相適應(yīng)的問題，提出適應(yīng)風(fēng)電接入的終端變電站關(guān) 口無功控制區(qū)間制定方法；該方法能夠在保證電壓安全性的前提下，進(jìn)一步減少設(shè)備調(diào)節(jié) 次數(shù)，挖掘電網(wǎng)節(jié)能降耗潛能。
[0005] 本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 適應(yīng)風(fēng)電接入的終端變電站關(guān)口無功控制區(qū)間制定方法，包括W下步驟：
[0007] (1)采集風(fēng)電支路中線路的電阻r、電抗X、節(jié)點(diǎn)電納B、變壓器的容量或、空載損耗 P。、負(fù)載損耗Pk、短路電壓百分值Uk%、空載電流百分值I。％、送電端電壓V。、風(fēng)電場有功功 率P?和修正功率因數(shù)AW的上、下邊界值和人人》.mm，形成風(fēng)電場運(yùn)行工況 矩陣W3X3,令i= 1，J= 1 ;
[000引 似選擇變壓器負(fù)載率0 = 10%、40%和70%S種水平代表負(fù)荷較輕狀態(tài)1、負(fù) 荷中等狀態(tài)2和負(fù)荷較重狀態(tài)3,分別計(jì)算風(fēng)電場在特定運(yùn)行工況下，即P。=P?、A"=入W 時(shí)，蘭種負(fù)荷水平下的終端變電站關(guān)口無功如的初始優(yōu)化區(qū)間（QhIwIh^)，（Qh2U，霸^^ )，（0H3ij，鄉(xiāng)卻）W及相應(yīng)的主變局壓側(cè)電壓Vh的變化范圍（Yhiu，終峭），化2ij，衫?。?(社31，，F(xiàn)h3,j,)，上述符號中有下劃線的表示相應(yīng)變量的低值，有上劃線的表示相應(yīng)變量的高 值；
[000引 做根據(jù)主變高壓側(cè)電壓Vh安全閥值的上下閥值VHmax和VHmm對區(qū)間（Qhiw變峭 )，値2,，，藻巧），姑化，魏敎）進(jìn)行修正后得到當(dāng)風(fēng)電場在相應(yīng)運(yùn)行工況下的關(guān)口無功Qh 的改進(jìn)優(yōu)化區(qū)間誼'H1,，，黎H喊），誼'H2,，，葬峨），誼'H3,，，黎H撕）；
[0010] (4)計(jì)算關(guān)口無功優(yōu)化區(qū)間矩陣A3X3中元素A,，的值，然后改變i或j的取值，并 返回步驟（2);
[0011] (5)W矩陣A3X3為依據(jù)，采用分塊定區(qū)間法制定與風(fēng)電場運(yùn)行工況相適應(yīng)的終端 變電站的關(guān)口無功控制區(qū)間。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的步驟（1)中風(fēng)電場修正功率因數(shù)由下式獲得：
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[0014] 式中成為風(fēng)電場無功功率，其為正值時(shí)表示風(fēng)電場遲相運(yùn)行，發(fā)出無功功率；為負(fù) 值時(shí)表示風(fēng)電場進(jìn)相運(yùn)行，吸收無功功率。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟（1)中風(fēng)電場運(yùn)行工況矩陣W3X3是由風(fēng)電場有功功率1\和修正功 率因數(shù)A"的相關(guān)邊界值所構(gòu)成的反映風(fēng)電場不同運(yùn)行工況的3行3列矩陣，其具體表達(dá) 式如下：
[0016]
[0017]矩陣W3X3中任意元素W,,=任《，表示風(fēng)電場有功出力和修正功率因數(shù)邊界 值分別為？"和AW時(shí)的風(fēng)電場運(yùn)行工況，當(dāng)i和J取值不同時(shí)，？《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] 進(jìn)一步地，所述的步驟似中關(guān)口無功Qh的初始優(yōu)化區(qū)間W及相應(yīng)的主變高壓側(cè) 電壓Vh的變化范圍可W通過W下方法獲得：
[0021] 當(dāng)風(fēng)電場運(yùn)行工況給定，變壓器負(fù)載率0和送電端電壓V。已知時(shí)，線路和變壓器 的有功損耗之和Ploss可表不為：
[0022] Ploss= A P T+APl..........................................(3)，
[0023]
[0024]
[00巧]
[0026]
[0027]
[002引其中，變壓器有功損耗APt、線路有功損耗A町、終端變電站主變高壓側(cè)電壓Vh、 變壓器無功損耗AQt、負(fù)荷有功功率Pd、主變高壓側(cè)無功功率（關(guān)口無功）Qh;
[0029] 根據(jù)式（2)至化），當(dāng)風(fēng)電支路中網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)和終端變電站所帶有功負(fù)荷給定 時(shí)，線路和變壓器的有功損耗之和Pu3ss和終端變電站主變高壓側(cè)電壓Vh均可看做關(guān)口無功 Qh的一元隱函數(shù)，采用改變關(guān)口無功QH的量可求得PU3SS隨關(guān)口無功QH變化而變化的U型 曲線W及Vh隨關(guān)口無功Qh變化而變化的單調(diào)曲線，其中U型曲線的最低點(diǎn)便為Pu3ss的最小 值町mm，根據(jù)預(yù)先求得的最優(yōu)網(wǎng)損偏移量AP，劃出町mm與AP之和的等值線與U型曲線相 交于兩點(diǎn)，與U型曲線兩交點(diǎn)中橫坐標(biāo)較大和較小者分別對應(yīng)關(guān)口無功優(yōu)化區(qū)間的上、下 限值，同時(shí)單調(diào)曲線上與兩交點(diǎn)橫坐標(biāo)相對應(yīng)的縱坐標(biāo)中較大和較小者分別對應(yīng)Vh變化范 圍的上、下限值；
[0030] 所述的最優(yōu)網(wǎng)損偏移量AP為不同負(fù)載率下關(guān)口無功優(yōu)化區(qū)間內(nèi)各點(diǎn)所對應(yīng)的 有功損耗Pu3ss相對于最小值Puu。的最大增量，可由式（9)獲得：
[0031] AP=a%PLm"3..............................................巧)，
[0032] 式（8)包含變量：變壓器負(fù)載率0 = 70%時(shí)線路和變壓器有功損耗之和的最小 值町根據(jù)終端變電站主變重載運(yùn)行時(shí)的節(jié)能要求人工設(shè)定的常數(shù)a%。
[0033] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)的實(shí)施過程為：
[0034] (1)依次檢驗(yàn)社。,，是否不小于VHmi。，若滿足則令雞H。,產(chǎn)鄭。自，若不滿足則令 養(yǎng)，并更新么…后繼續(xù)檢驗(yàn)直至么…不小于VHmm;
[0035] 似依次檢驗(yàn)Ph姆是否不大于若滿足則令Q'Hn,，=Qh"若不滿足則令Qh。,， =Qh。,，+e，并更新l?H崎后繼續(xù)檢驗(yàn)直至Fh崎不大于VHmax;
[003引其中VHma濟(jì)Vwmi。是指為了保證系統(tǒng)電壓安全性，所人為設(shè)定的終端變電站主變高 壓側(cè)電壓Vh的安全閥值，其標(biāo)么值一般設(shè)為1.06和1.01 ;e為調(diào)節(jié)精度，其值可W根據(jù)精 度要求人為設(shè)定；n為1~3的整數(shù)，主要用于區(qū)別不同負(fù)荷水平下的Vh和QH值。
[0037] 進(jìn)一步地，所述的步驟（4)中關(guān)口無功優(yōu)化區(qū)間矩陣A3X3是由一系列的關(guān)口無功 區(qū)間所構(gòu)成的3行3列矩陣，其具體表達(dá)式如下： , I.:i rV,::-, , I.:i r:,- (10^.y
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[00測矩陣A3X3中任意元素A,，的物理含義為：當(dāng)風(fēng)電場出力為相關(guān)邊界值，即I\=P?、 入W=入W時(shí)，立種負(fù)荷水平下的終端變電站關(guān)口無功Qh的改進(jìn)優(yōu)化區(qū)間（Q'HI,,，歎11《 )，誼'H2,，，繁H站.），誼'H31，，瑟'm,;/)的交集，其具體公式如下，
[0040] A尸(簽'111,7，怒川,7)ri(餐!|巧，怒 |。,7)「1(簽'…,y，怒'Ii'.;//')........ (11)。
[0041] 進(jìn)一步地，所述的步驟巧）中分塊定區(qū)間法是指通過對關(guān)口無功優(yōu)化區(qū)間矩陣中 相關(guān)元素進(jìn)