CN105071397B - 风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，包括以下步骤：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则；对输电通道的母线电压波动特性进行仿真分析；确定FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵；建立并求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型。本发明提供的风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，发挥不同类型补偿设备的特点，将风电变化引起的输电通道母线电压波动控制在合理范围内，在确保电网安全的前提下进一步提升风电的接纳能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法。
背景技术
为了实现低碳、环保、绿色以及可持续发展的宏伟能源战略，我国近几年大力发展可再生能源，针对可再生能源出台了一系列的标准和政策，在国家层面上给予强有力支持，可再生能源取得了快速发展。尤其是风电，我国多个百万千瓦级风电基地已建设完成并接入电网运行，规划的八个千万千瓦级风电基地也正逐步开展建设，我国风电的开发模式不同于国外，是“以大规模集中接入、高压远距离输送、大范围消纳”为主，“以大规模分散接入，就地消纳”为辅的模式。
大规模风电出力具有间歇性以及强随机性，风电出力的变化将影响到外送交流输电通道的无功分布，进而改变输电通道的母线电压，整体表现是随着风电出力变化，输电通道的母线电压随之波动，同时，由于风电大多接入偏远地区，外送通道的网架相对比较薄弱，短路容量较小，因此，电压波动将被“放大”，波动幅度较大，甚至发生母线电压越限等运行风险，大规模风电接入后无功电压控制难度加大等问题将凸显。
为了适应风电接入及外送，电网规划配置了大量无功补偿设备，无功补偿设备分层分区分布，控制类型既有自动调节也有非自动调节，既有连续调节，也有离散调节，如何协调这些不同特点的无功补偿设备进行控制，以平抑风电变化引起的母线电压波动将是一个需要迫切解决的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，发挥不同类型补偿设备的特点，将风电变化引起的输电通道母线电压波动控制在合理范围内，在确保电网安全的前提下进一步提升风电的接纳能力。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，所述多类型无功补偿设备包括FACTS设备和常规无功补偿设备；所述FACTS设备包括风电场侧的FACTS设备和输电通道上的FACTS设备，所述风电场侧的FACTS设备包括风电场的SVC和风电场的STATCOM；所述输电通道上的FACTS设备包括母线可控高抗、线路可控高抗和变电站的SVC；所述常规无功补偿设备包括变电站机械式低压补偿设备；所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则；
步骤2：对输电通道的母线电压波动特性进行仿真分析；
步骤3：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵；
步骤4：建立并求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型。
所述步骤1中，FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则包括：
1)输电通道750kV电压等级的母线电压运行范围为750～800kV，输电通道330kV电压等级的母线电压运行范围为330～363kV；
2)FACTS设备随着风电出力的变化进行控制，将风电场与主网的无功交换控制在-10～10Mvar以内；
3)风电最大出力下，协调控制FACTS设备和常规无功补偿设备，确保FACTS设备感性补偿容量裕度最大化；
4)在风电出力下降过程中，优先动作FACTS设备，然后动作常规无功补偿设备，确保常规补偿设备动作次数最小化；
5)在风电出力下降过程中，常规无功补偿设备的动作原则为先切电容再投电抗。
所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2-1：由风电最大出力下降至零出力的过程中，设某风电出力运行点下输电通道的母线初始电压为U0，按照固定步长降低风电出力，基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，计算风电出力降低后的输电通道的潮流；若潮流收敛，统计输电通道的母线电压U1，计算输电通道的母线电压波动幅值|ΔU|，有|ΔU|＝|U1-U0|；若潮流不收敛，则将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛，并计算|ΔU|；
步骤2-2：设输电通道的母线电压波动限值为ΔUmax，判断输电通道的母线电压波动幅值的最大值max{|ΔU|}是否大于ΔUmax，若max{|ΔU|}大于ΔUmax，将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛且max{|ΔU|}≤ΔUmax；
步骤2-3：统计分析风电出力变化过程中输电通道的母线电压随风电出力变化趋势和母线电压波动幅值，并按照母线电压波动幅值统计母线分层分区分布的规律；
步骤2-4：通过扩展潮流方程求得输电通道的母线波动幅值，所述扩展潮流方程为：
f(x,λ)＝F(x)+λb＝0 (1)
其中，x表示状态向量，包括输电通道母线电压幅值和相角；f(x,λ)表示扩展潮流方程；λ表示风电出力下降过程中的步长；b为表示风电出力运行点注入功率方向和大小的向量；F(x)表示潮流方程。
所述步骤3中，基于扩展潮流方程，定义输电通道上的FACTS设备为uF,T，风电场侧的FACTS设备为uF,W，常规无功补偿设备为uC,S，将上述多类型无功补偿设备统一定义为控制量u，则扩展潮流方程进一步写为：
f(x,u,λ)＝0 (2)
FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵Sxu表示为：
其中，J表示雅克比矩阵。
所述步骤4中，建立FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型，具体过程如下：
输电通道的母线电压为U1，FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵为Sxu，控制量u的初始值为u0，控制量u的调整量为Δu，第j台多类型无功补偿设备控制量为uj，第j台多类型无功补偿设备控制调整量为Δuj，且有 表示Δuj的正向调整量，表示Δuj的负向调整量，且FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型包括目标函数和约束条件，其中目标函数C(u)表示为：
其中，nt表示多类型无功补偿设备的类型总数，nt取3；nk表示第k种多类型无功补偿设备的数量，wk表示第k种多类型无功补偿设备的权因子，为对应的成本系数，为的成本系数；
约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束；分别表示为：
SxuΔu≤Umax-U1 (5)
SxuΔu≥Umin-U1 (6)
umin≤u0+Δu≤umax (7)
其中，Umax和Umin分别是输电通道的母线电压上限和下限，umax和umin分别是多类型无功补偿设备容量的上限和下限。
求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型，具体过程如下：
假定风电场侧的FACTS设备、输电通道上的FACTS设备和常规无功补偿设备对应的权因子、成本系数相同，有：
(1)对于风电场侧的FACTS设备，以风电场侧的FACTS设备对应的控制调整量ΔuF,W最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束、多类型无功补偿设备容量约束和风电场无功平衡约束；
(2)对于输电通道上的FACTS设备，以输电通道上的FACTS设备对应的控制调整量ΔuF,T最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束；
(3)对于常规无功补偿设备，以常规无功补偿设备对应的控制调整量ΔuC,S最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明可协调FACTS设备与常规无功补偿设备等不同类型无功补偿设备的调控，可充分发挥FACTS设备的自动跟踪调控功能、减少常规无功补偿设备的动作次数，实现无功电压的优化目标。
2)在建立的无功电压优化模型基础上，利用专家规则，将无功电压优化模型分解为具有工程意义的多个相对简单优化模型，求解简单模型得到控制策略，提高了求解效率，透明化了优化求解过程，清晰化了求解的物理意义。
附图说明
图1是本发明实施例中风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法流程图；
图2是本发明实施例中实际大型风电基地接入并通过高压交流输电通道外送的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
风电出力具有间歇性与不确定性，随机变化的风电出力通过高压交流输电通道外送，频繁改变了输电通道的无功特性，进而引起输电通道母线电压较大幅度波动，增加了电网外送风电的运行风险，电网安全受到影响，风电接纳受到限制。
本发明提供一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法(如图1)，为了平抑风电变化带来的无功电压波动，在大规模风电外送工程中，分层分区建设了多种不同类型的无功补偿设备，依托实际大型风电基地输电工程，多类型无功补偿设备包括FACTS设备和常规无功补偿设备；所述FACTS设备包括风电场侧的FACTS设备和输电通道上的FACTS设备，所述风电场侧的FACTS设备包括风电场的SVC和风电场的STATCOM；所述输电通道上的FACTS设备包括母线可控高抗、线路可控高抗和变电站的SVC；所述常规无功补偿设备包括变电站机械式低压补偿设备；所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则；
步骤2：对输电通道的母线电压波动特性进行仿真分析；
步骤3：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵；
步骤4：建立并求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型。
所述步骤1中，FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则包括：
1)输电通道750kV电压等级的母线电压运行范围为750～800kV，输电通道330kV电压等级的母线电压运行范围为330～363kV；
2)FACTS设备随着风电出力的变化进行控制，将风电场与主网的无功交换控制在-10～10Mvar以内；
3)风电最大出力下，协调控制FACTS设备和常规无功补偿设备，确保FACTS设备感性补偿容量裕度最大化；
4)在风电出力下降过程中，优先动作FACTS设备，然后动作常规无功补偿设备，确保常规补偿设备动作次数最小化；
5)在风电出力下降过程中，常规无功补偿设备的动作原则为先切电容再投电抗。
所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2-1：由风电最大出力下降至零出力的过程中，设某风电出力运行点下输电通道的母线初始电压为U0，按照固定步长降低风电出力，基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，计算风电出力降低后的输电通道的潮流；若潮流收敛，统计输电通道的母线电压U1，计算输电通道的母线电压波动幅值|ΔU|，有|ΔU|＝|U1-U0|；若潮流不收敛，则将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛，并计算|ΔU|；
步骤2-2：设输电通道的母线电压波动限值为ΔUmax，判断输电通道的母线电压波动幅值的最大值max{|ΔU|}是否大于ΔUmax，若max{|ΔU|}大于ΔUmax，将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛且max{|ΔU|}≤ΔUmax；
步骤2-3：统计分析风电出力变化过程中输电通道的母线电压随风电出力变化趋势和母线电压波动幅值，并按照母线电压波动幅值统计母线分层分区分布的规律；
步骤2-4：通过扩展潮流方程求得输电通道的母线波动幅值，所述扩展潮流方程为：
f(x,λ)＝F(x)+λb＝0 (1)
其中，x表示状态向量，包括输电通道母线电压幅值和相角；f(x,λ)表示扩展潮流方程；λ表示风电出力下降过程中的步长；b为表示风电出力运行点注入功率方向和大小的向量；F(x)表示潮流方程。
所述步骤3中，基于扩展潮流方程，定义输电通道上的FACTS设备为uF,T，风电场侧的FACTS设备为uF,W，常规无功补偿设备为uC,S，将上述多类型无功补偿设备统一定义为控制量u，则扩展潮流方程进一步写为：
f(x,u,λ)＝0 (2)
FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵Sxu表示为：
其中，J表示雅克比矩阵。
所述步骤4中，建立FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型，具体过程如下：
输电通道的母线电压为U1，FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵为Sxu，控制量u的初始值为u0，控制量u的调整量为Δu，第j台多类型无功补偿设备控制量为uj，第j台多类型无功补偿设备控制调整量为Δuj，且有 表示Δuj的正向调整量，表示Δuj的负向调整量，且FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型包括目标函数和约束条件，其中目标函数C(u)表示为：
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约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束；分别表示为：
SxuΔu≤Umax-U1 (5)
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求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型，具体过程如下：
假定风电场侧的FACTS设备、输电通道上的FACTS设备和常规无功补偿设备对应的权因子、成本系数相同，有：
(1)对于风电场侧的FACTS设备，以风电场侧的FACTS设备对应的控制调整量ΔuF,W最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束、多类型无功补偿设备容量约束和风电场无功平衡约束；
(2)对于输电通道上的FACTS设备，以输电通道上的FACTS设备对应的控制调整量ΔuF,T最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束；
(3)对于常规无功补偿设备，以常规无功补偿设备对应的控制调整量ΔuC,S最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束。
实施例
依托某目标年我国西北甘肃酒泉大型风电基地外送工程，进行一种大规模风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法的实例研究。建立实际大型风电基地外送的多类型无功补偿设备的协调控制优化模型，基于PSD-BPA仿真平台，优化求解适于风电基地外送的无功电压协调控制策略。
如图2，我国酒泉大型风电基地包括敦煌风区、桥湾风区以及酒泉风区，目标年三个风区的所有风电场装机容量合计约1400万千瓦，单个主力风电场装机容量约为200MW，通过0.69/35/330kV升压至330kV电压等级，并接入主网；风电功率上送汇集后，经近千公里的新疆-西北750kV交流联网一、二通道送出，输电一通道为敦煌-桥湾-酒泉-河西-武胜750kV双回线；输电二通道为哈密换-哈密南-沙州-青鱼卡-青柴达木750kV双回线，输电一、二通道之间通过敦煌-沙州750kV双回线相联。
输电通道的FACTS设备以及变电站常规无功补偿设备如表1所示：
表1
表1中所示的输电通道无功补偿设备分为二类，具体如下：
类型一：输电通道的FACTS设备
1)敦煌母线可控高抗300Mvar，单组75Mvar，共4组，可自动、离散分组投切；
2)鱼卡母线可控高抗300Mvar，单组75Mvar，共4组，可自动、离散分组投切；
3)沙州变电站低压侧配置容量为-360～360Mvar的SVC，从感性容量360Mvar到容性容量360Mvar可自动、连续调节；
4)沙州-鱼卡双回线路，沙州侧的每一回线配置一组390Mar的线路可控高抗，沙州侧合计配置两组；鱼卡侧也同样配置两组390Mvar的线路可控高抗。每一组390Mvar的线路可控高抗为(-117*3-39)Mvar，其中39Mvar是固定的，其它的3组117Mvar可分别进行自动、离散分组投切。
类型二：常规无功补偿设备
输电通道上的敦煌、桥湾、酒泉、河西、武胜以及柴达木750kV变电站配置的机械式低压补偿设备，低容、低抗容量如上表所示。
风电场侧的FACTS设备：
风电场FACTS设备包括SVC或者STATCOM，容性容量为风电场装机容量的20％；感性容量为容性容量的30％，即为风电场装机容量的6％。
提出的协调无功电压控制方法，分为三部分实施：
一、风电出力变化下输电通道母线电压波动特性分析
在风电出力从最大逐步下降至0的过程中，仿真计算风电出力变化对输电通道母线电压波动的影响规律，仿真计算结果如下系列表所示：
(1)当风电出力由同时率0.6下降至0.56(风电出力等于装机容量与同时率的乘积)，风电外送的输电通道各750/330kV母线电压波动如表2所示：
表2
(2)当风电出力由同时率0.56下降至0.52(风电出力等于装机容量与同时率的乘积)，风电外送的输电通道各750/330kV母线电压波动如表3所示：
表3
(3)当风电出力由同时率0.52下降至0.48(风电出力等于装机容量与同时率的乘积)，风电外送的输电通道各750/330kV母线电压波动如表4所示：
表4
(4)当风电出力由同时率0.48下降至0.4(风电出力等于装机容量与同时率的乘积)，风电外送的输电通道各750/330kV母线电压波动如表5所示：
表5
(5)当风电出力由同时率0.4下降至0.3(风电出力等于装机容量与同时率的乘积)，风电外送的输电通道各750/330kV母线电压波动如表6所示：
表6
(6)当风电出力由同时率0.3下降至0.1(风电出力等于装机容量与同时率的乘积)，风电外送的输电通道各750/330kV母线电压波动如表7所示：
表7
(7)当风电出力由同时率0.1下降至0(风电出力等于装机容量与同时率的乘积)，风电外送的输电通道各750/330kV母线电压波动如表8所示：
表8
当风电出力由最大(同时率为0.6)到零的波动下降过程中，输电通道母线电压波动规律如下：
1)对于输电通道某一母线而言，随着风电出力降低，其电压幅值单调升高；
2)风电出力由最大降至0的过程定义多个典型的出力运行点，以运行点为起点下降同样的风电出力大小，随着运行点风电出力的逐步降低，母线电压波动幅度也将逐步减小；
3)当风电出力变化时，输电通道的各母线电压波动幅度不同，统计风电变化的各个运行点可知：平均来看，桥湾母线电压波动幅度最大，其次是敦煌、鱼卡、柴达木、沙州、酒泉、河西。
二、风电波动下降的每一出力下，无功补偿设备对输电通道母线电压的控制灵敏度计算。
以λ＝0.4(风电同时率为0.56)的风电出力运行点为例，计算补偿设备对输电通道母线电压的控制灵敏度。风电λ＝0.4(风电同时率0.56)下各补偿设备对母线电压的控制灵敏度如表9：
表9
根据表2可为风电某一出力运行点下补偿设备的控制量提供依据：
1)与常规补偿设备相比，如果FACTS设备的补偿容量在上下限范围内，要优先动作FACTS设备；
2)在FACTS补偿设备中，优先动作对电压越限母线灵敏度较高的设备；
3)在输电通道各变电站常规无功补偿设备中，优先动作对电压越限母线灵敏度较高的设备。
三、提出协调FACTS设备与常规无功补偿设备的无功电压控制策略。
风电出力变化下协调FACTS与常规无功补偿设备动作的无功电压控制策略及母线电压优化结果如表10：
表10
上述优化求解得到的协调控制策略特点如下：
1)经过此控制策略的调控，输电通道的750kV母线电压都可控制在750～795kV范围内，电压合理；
2)风电场FACTS设备以与主网无功交换尽量小为优化约束，与主网的无功交换控制在-10～10Mvar以内；
3)充分利用FACTS设备跟踪风电波动进行调控，变电站常规容性、感性无功补偿设备动作次数尽量少，如上表给出的策略，在风电出力从最大(同时率0.6)变化下降至0的过程中，只在风电同时率0.48、0.1两个出力方式下进行了常规无功补偿设备的调节，应对其它风电出力变化引起的电压波动都是依靠FACTS设备的调节完成的。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，所述多类型无功补偿设备包括FACTS设备和常规无功补偿设备；所述FACTS设备包括风电场侧的FACTS设备和输电通道上的FACTS设备，所述风电场侧的FACTS设备包括风电场的SVC和风电场的STATCOM；所述输电通道上的FACTS设备包括母线可控高抗、线路可控高抗和变电站的SVC；所述常规无功补偿设备包括变电站机械式低压补偿设备；其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则；
步骤2：对输电通道的母线电压波动特性进行仿真分析；
步骤3：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵；
步骤4：建立并求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型；
所述步骤1中，FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则包括：
1)输电通道750kV电压等级的母线电压运行范围为750～800kV，输电通道330kV电压等级的母线电压运行范围为330～363kV；
2)FACTS设备随着风电出力的变化进行控制，将风电场与主网的无功交换控制在-10～10Mvar以内；
3)风电最大出力下，协调控制FACTS设备和常规无功补偿设备，确保FACTS设备感性补偿容量裕度最大化；
4)在风电出力下降过程中，优先动作FACTS设备，然后动作常规无功补偿设备，确保常规补偿设备动作次数最小化；
5)在风电出力下降过程中，常规无功补偿设备的动作原则为先切电容再投电抗。
2.根据权利要求1所述的风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2-1：由风电最大出力下降至零出力的过程中，设某风电出力运行点下输电通道的母线初始电压为U0，按照固定步长降低风电出力，基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，计算风电出力降低后的输电通道的潮流；若潮流收敛，统计输电通道的母线电压U1，计算输电通道的母线电压波动幅值|ΔU|，有|ΔU|＝|U1-U0|；若潮流不收敛，则将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛，并计算|ΔU|；
步骤2-2：设输电通道的母线电压波动限值为ΔUmax，判断输电通道的母线电压波动幅值的最大值max{|ΔU|}是否大于ΔUmax，若max{|ΔU|}大于ΔUmax，将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛且max{|ΔU|}≤ΔUmax；
步骤2-3：统计分析风电出力变化过程中输电通道的母线电压随风电出力变化趋势和母线电压波动幅值，并按照母线电压波动幅值统计母线分层分区分布的规律；
步骤2-4：通过扩展潮流方程求得输电通道的母线波动幅值，所述扩展潮流方程为：
f(x,λ)＝F(x)+λb＝0 (1)
其中，x表示状态向量，包括输电通道母线电压幅值和相角；f(x,λ)表示扩展潮流方程；λ表示风电出力下降过程中的步长；b为表示风电出力运行点注入功率方向和大小的向量；F(x)表示潮流方程。
3.根据权利要求2所述的风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，其特征在于：所述步骤3中，基于扩展潮流方程，定义输电通道上的FACTS设备为uF,T，风电场侧的FACTS设备为uF,W，常规无功补偿设备为uC,S，将上述多类型无功补偿设备统一定义为控制量u，则扩展潮流方程进一步写为：
f(x,u,λ)＝0 (2)
FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵Sxu表示为：
<mrow>
<msub>
<mi>S</mi>
<mrow>
<mi>x</mi>
<mi>u</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>f</mi>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>x</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>&lsqb;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>f</mi>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>u</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<msup>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>&lsqb;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>f</mi>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>u</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，J表示雅克比矩阵。
4.根据权利要求3所述的风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，其特征在于：所述步骤4中，建立FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型，具体过程如下：
输电通道的母线电压为U1，FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵为Sxu，控制量u的初始值为u0，控制量u的调整量为Δu，第j台多类型无功补偿设备控制量为uj，第j台多类型无功补偿设备控制调整量为Δuj，且有表示Δuj的正向调整量，表示Δuj的负向调整量，且FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型包括目标函数和约束条件，其中目标函数C(u)表示为：
<mfenced open = "" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>min</mi>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>t</mi>
</msub>
</munderover>
<msub>
<mi>w</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
</munderover>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msubsup>
<mi>c</mi>
<mi>j</mi>
<mo>+</mo>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>&Delta;u</mi>
<mi>j</mi>
<mo>+</mo>
</msubsup>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>c</mi>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>&Delta;u</mi>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
</msubsup>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，nt表示多类型无功补偿设备的类型总数，nt取3；nk表示第k种多类型无功补偿设备的数量，wk表示第k种多类型无功补偿设备的权因子，为对应的成本系数，为的成本系数；
约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束；分别表示为：
SxuΔu≤Umax-U1 (5)
SxuΔu≥Umin-U1 (6)
umin≤u0+Δu≤umax (7)
其中，Umax和Umin分别是输电通道的母线电压上限和下限，umax和umin分别是多类型无功补偿设备容量的上限和下限。
5.根据权利要求4所述的风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，其特征在于：求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型，具体过程如下：
假定风电场侧的FACTS设备、输电通道上的FACTS设备和常规无功补偿设备对应的权因子、成本系数相同，有：
(1)对于风电场侧的FACTS设备，以风电场侧的FACTS设备对应的控制调整量ΔuF,W最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束、多类型无功补偿设备容量约束和风电场无功平衡约束；
(2)对于输电通道上的FACTS设备，以输电通道上的FACTS设备对应的控制调整量ΔuF,T最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束；
(3)对于常规无功补偿设备，以常规无功补偿设备对应的控制调整量ΔuC,S最小为目标，对应的约束条件包括输电通道母线电压上限约束、输电通道的母线电压下限约束和多类型无功补偿设备容量约束。
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| "新疆与西北主网联网第二通道工程系统调试";郑彬等;《电网技术》;20140430;第38卷(第4期);全文 * |
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