CN105375513A - 一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。该方法由地区电网调度控制中心(地调)的自动电压控制系统根据地区110kV电网的运行状态，在线确定110kV风电场高压侧母线所连接的上级220kV变电站内的110kV母线，并通过电力网络静态等值计算得到二母线之间的等值电阻和等值电抗，计算结果实时上送到省级电网调度中心(省调)；省调自动电压控制系统根据地调上送的数据自动建立110kV风电场高压侧母线和其连接的上级220kV变电站内110kV母线之间的并网等值线路，从而可以计算110kV风电场的自动电压控制指令。

Description

一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。

背景技术

近年来，受全球气候变暖及能源危机的影响，清洁能源的重要性日益凸显，其中风力发电由于其巨大的开发潜力以及相对成熟的开发技术，受到世界各国的广泛关注，并以一种前所未有的速度迅猛发展起来。截止2014年底我国投产风电装机容量已经超过1亿千瓦。

目前我国对风电资源采取的是大规模集中式的开发模式，由于风力发电固有的间歇性特点，大规模风电并网给电网运行调度带来了极大的挑战。又因为风电并网区域往往缺乏本地负荷，风力发出的电能需要经过高电压等级，长输电线路，送至远方的负荷中心，而这些风电输送通道往往缺乏常规水火电厂进行有功、无功的支撑，系统短路容量较小，这都导致风电出力的变化会引发较大的电压波动。随着风电并网的快速发展，电压问题已成为阻碍风电正常并网运行的主要障碍之一，风电接入区域需要充分利用本地无功资源，维持风电并网电压安全稳定，为风机长久稳定运行提供基础性保障。为了解决此问题，一方面在风电场内建设自动电压控制(AVC，AutomaticVoltageControl)子站系统，实现对风电场内动态无功补偿装置(SVC)、风力发电机等特性各异无功资源的协调控制，抑制电压波动；另一方，需要在电网调度中心实现面向大规模风电汇聚区域的自动电压控制。

电网调度中心的AVC主站系统是基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂的无功电压控制以及对变电站的无功设备控制2类。其中对电厂的无功电压控制采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂高压侧母线的电压设定目标值，将该值通过数据通信网络发送到电厂的AVC子站系统，电厂的AVC子站根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到电厂高压侧母线电压达到AVC主站下发的目标值。对变电站的控制策略为对站内电容器、电抗器等无功设备的投切指令，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器时，母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器，以完成无功设备的投入或切除。

目前在省级电网调度中心的AVC主站系统，主要采用了清华大学电机系调度自动化实验室提出的基于“软分区”的三级电压控制模式，孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化，2003年4月，V27N8，pp.16-20)对该模式进行了说明。在该模式下，调度中心的AVC应用软件由三级控制模块、二级控制模块组成。三级控制为全局无功优化的最优潮流(OPF)，给出全网协调的电压优化控制目标；二级控制为分区解耦的控制策略计算：首先通过在线软分区软件将电网划分为若干个二级控制区域，并在各分区中选择负荷中心的枢纽母线作为中枢母线；其次以三级电压控制给出的分区中枢母线的优化目标为输入，计算分区包含的电厂的高压侧母线电压设定目标值。厂站端的AVC子站装置完成一级控制，接收调度主站下发的控制指令并执行。

由于我国对风电资源多采用大规模集中式的开发模式，因此往往有大量的风电场集中接入电网的某个区域。调度中心考虑对风电集中汇集区域进行自动电压控制时，在三级控制层面将各风电场纳入到全局无功优化的计算模型中，给出风电汇集区域整体的电压优化目标；在二级控制层面，对大规模风电汇集区建立对应的二级控制分区，选择区域内风电汇集的变电站的高压侧母线作为中枢母线，同时在风场低压侧建立无功控制的等值发电机模型，并计算各风场高压侧并网母线的电压设定值。郭庆来、孙宏斌、张伯明在《协调二级电压控制的研究》(电力系统自动化，2005年12月，V29N23，pp.19-24)中提出了一种面向常规的水电、火电的协调二级电压控制(CSVC)模型，该模型也可以应用于风电汇集区域。该模型所涉及到的各个变量的具体物理含义可以从附图1中直观看出。其中，Q_g表示风电场低压侧(一般为35kV)等值发电机的无功总注入，包括风机和SVC的总无功；V_g表示低压侧35kV母线当前电压，V_p表示区域内220kV中枢母线(风电区域的汇集站的枢纽母线,PCC点)当前电压，V_H表示风电场高压侧220kV母线的当前电压。C_g和C_vg为灵敏度矩阵，满足：

ΔV_p＝C_gΔQ_g(1)

ΔV_H＝C_vgΔQ_g(2)

风场低压侧总无功出力调整量ΔQ_g作为优化变量，风场高压侧母线电压V_H在控制系统中作为主站与子站的交互变量存在。与传统电厂不同，风电场在低压侧35kV母线上接有大量的风力发电机组，调度中心的AVC中并不逐一建立这些风机的模型，而是在风场低压侧35kV母线上建立一台等值发电机模型，并由风场内的AVC子站实时上送该等值发电机的实时有功、无功值，以及当前的有功、无功的调节能力。

调度中心的AVC采用了二次规划模型来完成风场电压控制策略的计算，二次规划计算采用的优化目标为：

$\underset{{\mathrm{\ΔQ}}_g}{min}\left\{W_p\right||a\·(V_p-V_p^{ref})+C_g{\mathrm{\ΔQ}}_g|{|}^2+W_q\left|\right|{\mathrm{\Θ}}_g\left|{|}^2\right\}---\left(3\right)$

其中，ΔQ_g作为优化变量，表示控制风电场等值机无功出力的调节量；Q_g、和分别表示风电场等值机当前无功、无功下限和无功上限，风电场等值机当前无功上下限由风场AVC子站实时计算并上送；V_p和表示区域中枢母线当前电压和设定电压,其设定值来自三级控制的全局无功优化；该最小化目标函数的第一部分的物理意义，就是通过调整风电场无功，使得区域中枢母线电压V_p尽量接近目标值同时，为了增大各风场无功裕度，并使各风场之出力更加均衡的目的，定义无功裕度向量Θ_g，其第i个分量为

${\mathrm{\Θ}}_{g_i}=\frac{Q_{g_i}+{\mathrm{\ΔQ}}_{g_i}-Q_{g_i}^{\min }}{Q_{g_i}^{max}-Q_{g_i}^{\min }}---\left(4\right)$

将||Θ_g||²引入到二次规划目标函数中，可以一方面增加各风场的无功裕度，另一方面促使各风场无功出力向更加均衡的方向发展。式(4)中Q_g、和分别表示风场等值机当前无功、无功下限和无功上限，通过引入Θ_g，式(4)的最小化目标体现了在达到控制目标的同时，尽量保证各风场无功出力的均衡性，即实现风电场之间无功的协调控制。完整的CSVC模型要求在满足安全约束条件的情况下来求解式(3)的极小化问题，这些约束包括：

$|C_{vg}\·{\mathrm{\ΔQ}}_g|\≤{\mathrm{\ΔV}}_H^{\max }---\left(5\right)$

$V_H^{min}\≤V_H+C_{vg}\·{\mathrm{\ΔQ}}_g\≤V_H^{max}---\left(6\right)$

$V_p^{min}\≤V_p+C_g\·{\mathrm{\ΔQ}}_g\≤V_p^{max}---\left(7\right)$

$Q_g^{\min }\≤Q_g+{\mathrm{\ΔQ}}_g\≤Q_g^{\max }---\left(8\right)$

V_p、和分别表示风电区域的中枢母线当前电压、中枢母线电压下限和中枢母线电压上限；Q_g、和分别表示风电场等值机当前无功、无功下限和无功上限，由风场AVC子站实时计算并上送；V_H、和分别表示风电场高压侧母线的当前电压、电压下限、电压上限和允许的单步最大调整量。利用起作用集算法(activesetmethod)来求解这个二次规划问题，得到ΔQ_g后再利用式(2)中的灵敏度矩阵换C_vg算成风电场高压侧母线电压设定值的调整量ΔV_H，作为控制策略下发。

上述内容涉及到无功电压灵敏度矩阵C_g和C_vg的计算。孙宏斌，张伯明，相年德在《准稳态的灵敏度分析方法》(中国电机工程学报，1999年4月V19N4，pp.9-13)中提出了准稳态灵敏度方法。该方法基于电力系统的PQ解耦模型，当发电机安装有自动电压调节器(AVR)时，可认为该发电机节点为PV节点；而当发电机装有自动无功功率调节(AQR)或自动功率因数调节(APFR)时，可认为该发电机节点与普通负荷节点相同均为PQ节点。此外，将负荷电压静特性考虑成节点电压的一次或二次曲线。这样所建立的潮流模型就自然地将这些准稳态的物理响应加以考虑，从而基于潮流模型计算出的灵敏度即为准稳态的灵敏度。前述AVC中，C_g和C_vg均采用准稳态的灵敏度。

我国目前的风电场主要通过220kV和110kV升压变电站接入电网，可以分别称为220kV风电场和110kV风电场。风电的快速发展对传统的调度管理体系提出了新的要求：一方面，我国对电网采集分级调度控制的方式，220kV电网由省级调度中心(省调)进行监控和管辖，110kV电网由地区调度中心(地调)进行监控和管辖，同时，由于风电场具有电源特点，因此风电场均由省调进行调度控制；另一方面，由于110kV风场通过110kV线路接入地区电网并网发电，即使省调AVC系统可以建立110kV风电场内部的设备模型并采集110kV风电场内部的运行状态，但是因为省调电网模型中没有地调管辖110kV风电场并网线路的详细模型，因此无法计算110kV风场无功出力对汇集区中枢母线的电压灵敏度C_g以及对风场高压侧母线的电压灵敏度C_vg，也就无法计算110kV风电场的母线电压控制目标。这种对风电场调度管辖划分和并网电压等级之间的矛盾导致无法对110kV风电场实现自动电压控制。

综上所述，随着风力发电的大规模的快速发展，需要对风电汇集区域电网实现自动电压控制。但是由于调度管辖范围划分和并网电压等级之间的矛盾，无法将110kV并网的风电场计入到省调AVC的计算中，导致无法实现110kV风电场的自动电压控制。从目前已公开的文献来看，还没有更好的方法能够解决该问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方，该方法由地区电网调度控制中心(地调)的自动电压控制系统根据地区110kV电网的运行状态，在线确定110kV风电场高压侧母线所连接的上级220kV变电站内的110kV母线，并通过电力网络静态等值计算得到二母线之间的等值电阻和等值电抗，计算结果实时上送到省级电网调度中心(省调)；省调自动电压控制系统根据地调上送的数据自动建立110kV风电场高压侧母线和其连接的上级220kV变电站内110kV母线之间的并网等值线路，从而可以计算对110kV风电场的自动电压控制指令。

本发明提出的基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法，预先设定自动电压控制周期，当控制周期来临时，进行以下步骤：

(1)在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，将全部接入地区电网的110kV风电场，记为110kV风电场集合W¹¹⁰＝{W_i ¹¹⁰,i＝1...n}，110kV风电场高压侧110kV母线记为风电场母线集合其中n为110kV风电场数量，对风电场集合W¹¹⁰中的每个110kV风电场，依次执行如下步骤：

(1-1)从地区电网的能量管理系统(EMS)中获取地区电网的完整电网模型和当前全部断路器和刀闸的分合状态；

(1-2)从上述地区电网的完整电网模型中，删除110kV电压等级以外的全部电网设备，删除110kV电压等级内全部处于分状态的断路器和刀闸设备，保留运行的110kV线路，组成一个网络模型；

(1-3)以风电场W_i ¹¹⁰的高压侧的110kV母线为为起点，采用深度优先法对步骤(1-2)的网络模型进行搜索，得到与母线相连接的220kV变电站内的110kV母线，记为并将加入到220kV变电站母线集合中，n为110kV风电场数量；

(2)在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，根据步骤(1-1)中的地区电网完整电网模型和当前电网潮流计算的结果，在计算结果中指定风电场母线集合B¹¹⁰的母线和220kV变电站母线集合C¹¹⁰的母线为边界系统节点集，地区电网完整模型内的其他110kV变电站母线为外部系统节点集，地区电网完整模型内的220kV变电站内母线和500kV变电站内母线为内部系统节点集，对地区电网模型进行外部网络静态等值计算，得到各和母线之间的等值阻抗其中为各和母线之间的等值电阻，为各和母线之间的等值电抗，将加入等值线路阻抗集合其中n为110kV风电场数量；

(3)通过地区电网调度控制中心和省级电网调度控制中心之间的计算机通信网络，地区电网调度控制中心的自动电压控制系统将风电场母线集合B¹¹⁰、220kV变电站母线集合C¹¹⁰和等值线路阻抗集合Z¹¹⁰发送到省级电网调度控制中心；

(4)省级电网调度控制中心根据接收到的风电场母线集合中B¹¹⁰的每个110kV风电场高压侧110kV母线以及对应的220kV变电站母线集合C¹¹⁰中的110kV母线在省级电网模型中自动增加连接母线和的110kV风电场并网等值线路，该110kV风电场并网等值线路阻抗值为等值线路阻抗集合Z¹¹⁰中对应的

(5)省级电网调度控制中心对上述步骤(4)得到的省级电网模型进行潮流计算和灵敏度计算，得到110kV风电场总无功发电功率对220kV变电站母线电压的灵敏度以及110kV风电场总无功发电功率对110kV风电场高压侧母线电压的灵敏度潮流计算和灵敏度计算中所需要的110kV风电场总有功发电功率、总无功发电功率采用风电场监控系统实时采集上送的数值；

(6)设定在省级电网调度控制中心，一个110kV风电场所在的二级控制分区k的控制模型用集合Z_k表示：其中为分区k内风电汇集的220kV变电站的中枢母线电压，表示110kV风电场高压侧控制母线电压，表示110kV风电场总无功发电功率，为步骤(5)中计算得到的110kV风场总无功发电功率对分区中220kV变电站内中枢母线电压的灵敏度，为步骤(5)中计算得到的110kV风场总无功发电功率对风场高压侧母线电压的灵敏度，采用协调的二级电压控制模型计算得到110kV风电场高压侧母线的设定目标值，并将该目标值下发到110kV风电场集合W¹¹⁰中的各风电场中；

(7)在下一个控制周期来临时，返回步骤(1)，继续对110kV风电场的自动电压控制。

本发明提出的基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法，其优点是：本发明针对110kV风电场并网电压等级和调度管辖范围的矛盾导致无法实现自动电压控制的问题，提供了一种基于实时在线等值的110kV风电场自动电压控制方法。该方法由地区电网调度控制中心(地调)的自动电压控制系统根据地区110kV电网的运行状态，在线确定110kV风电场高压侧母线所连接的上级220kV变电站内的110kV母线，并通过电力网络静态等值计算得到二母线之间的等值电阻和等值电抗，计算结果实时上送到省级电网调度中心(省调)；省调自动电压控制系统根据地调上送的数据自动建立110kV风电场高压侧母线和其连接的上级220kV变电站内110kV母线之间的并网等值线路，从而可以计算对110kV风电场的自动电压控制指令。

附图说明

图1是本发明实施例的110kV风电场通过地区电网并网的示意图。

图2是本发明实施例的110kV风电场的并网线路运行方式示意图。

图3是本发明实施例的省调AVC中建立的110kV风电场等值并网线路示意图。

具体实施方式

本发明提出的基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法，预先设定自动电压控制周期，当控制周期来临时，进行以下步骤：

(1)在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，将全部接入地区电网的110kV风电场，记为110kV风电场集合W¹¹⁰＝{W_i ¹¹⁰,i＝1...n}，110kV风电场高压侧110kV母线记为风电场母线集合其中n为110kV风电场数量，对风电场集合W¹¹⁰中的每个110kV风电场，依次执行如下步骤：

(1-1)从地区电网的能量管理系统(EMS)中获取地区电网的完整电网模型和当前全部断路器和刀闸的分合状态；

(1-2)从上述地区电网的完整电网模型中，删除110kV电压等级以外的全部电网设备，删除110kV电压等级内全部处于分状态的断路器和刀闸设备，保留运行的110kV线路，组成一个网络模型；

(1-3)以风电场的高压侧的110kV母线为为起点，采用深度优先法对步骤(1-2)的网络模型进行搜索，得到与母线相连接的220kV变电站内的110kV母线，记为并将加入到220kV变电站母线集合中，n为110kV风电场数量；

(2)在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，根据步骤(1-1)中的地区电网完整电网模型和当前电网潮流计算的结果，在计算结果中指定风电场母线集合B¹¹⁰的母线和220kV变电站母线集合C¹¹⁰的母线为边界系统节点集，地区电网完整模型内的其他110kV变电站母线为外部系统节点集，地区电网完整模型内的220kV变电站内母线和500kV变电站内母线为内部系统节点集，对地区电网模型进行外部网络静态等值计算，得到各和母线之间的等值阻抗其中为各和母线之间的等值电阻，为各和母线之间的等值电抗，将加入等值线路阻抗集合其中n为110kV风电场数量；

(3)通过地区电网调度控制中心和省级电网调度控制中心之间的计算机通信网络，地区电网调度控制中心的自动电压控制系统将风电场母线集合B¹¹⁰、220kV变电站母线集合C¹¹⁰和等值线路阻抗集合Z¹¹⁰发送到省级电网调度控制中心；

(4)省级电网调度控制中心根据接收到的风电场母线集合中B¹¹⁰的每个110kV风电场高压侧110kV母线以及对应的220kV变电站母线集合C¹¹⁰中的110kV母线在省级电网模型中自动增加连接母线和的110kV风电场并网等值线路，该110kV风电场并网等值线路阻抗值为等值线路阻抗集合Z¹¹⁰中对应的

(5)省级电网调度控制中心对上述步骤(4)得到的省级电网模型进行潮流计算和灵敏度计算，得到110kV风电场总无功发电功率对220kV变电站母线电压的灵敏度以及110kV风电场总无功发电功率对110kV风电场高压侧母线电压的灵敏度潮流计算和灵敏度计算中所需要的110kV风电场总有功发电功率、总无功发电功率采用风电场监控系统实时采集上送的数值；

(6)设定在省级电网调度控制中心，一个110kV风电场所在的二级控制分区k的控制模型用集合Z_k表示：其中为分区k内风电汇集的220kV变电站的中枢母线电压，表示110kV风电场高压侧控制母线电压，表示110kV风电场总无功发电功率，为步骤(5)中计算得到的110kV风场总无功发电功率对分区中220kV变电站内中枢母线电压的灵敏度，为步骤(5)中计算得到的110kV风场总无功发电功率对风场高压侧母线电压的灵敏度，采用协调的二级电压控制模型计算得到110kV风电场高压侧母线的设定目标值，并将该目标值下发到110kV风电场集合W¹¹⁰中的各风电场中；

(7)在下一个控制周期来临时，返回步骤(1)，继续对110kV风电场的自动电压控制。

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明的内容，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本实施例为对一个通过地区电网并网的110kV海兴风电场进行自动电压电压控制，附图1说明了该风电场并网的结构图。110kV海兴风电场通过港口线(T接线)分别接入110kV港城站和110kV港口站，同时110kV港城站通过双回110kV线路临港1线、临港2线接入220kV临海站；110kV港口站通过110kV线路渤港线接入220kV渤海站。其中110kV海兴风电场、220kV临海站、220kV渤海站由省调调度管辖，110kV港城站、110kV港口站以及全部110kV线路由地调调度管辖。

一般情况下地区电网110kV采用辐射状解环的运行方式，即110kV风电场只连接一座上级的220kV变电站，本实施例中典型的电网运行方式如附图2所示。其中110kV港渤线路退出运行，在110kV海兴风电场通过港口线(T1)、港口线(T2)以及临港1、2线连接到220kV临海站的110kV母线，这些110kV线路的阻抗参数如下表所示，表中阻抗数据单位为标幺值*100。

线路名称	电阻	电抗
			港口线(T1)	0.0031	0.0561
港口线(T2)	0.3302	0.7363
			临港I线	2.9036	8.7410
临港II线	2.9036	8.7410

本实施例的方法包括以下步骤:一般设定控制周期为5-10分钟，本实施例设定控制周期为5分钟。

1、在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，将接入地区电网的110kV海兴风电场记为集合W¹¹⁰＝{W₁ ¹¹⁰}，其高压侧110kV母线为对集合中的110kV风电场W₁ ¹¹⁰，依次执行如下步骤：

1-1)从地区电网的能量管理系统(EMS)中获得地区电网的完整拓扑结构和当前全部断路器和刀闸的分合状态。

1-2)对完整的电网模型进行处理，删除110kV电压等级以外的全部电网设备，删除110kV电压等级内全部处于分状态的断路器和刀闸设备，保留运行的110kV线路组成的网络模型。

1-3)W₁ ¹¹⁰的高压侧110kV母线为为起点，采用深度优先法进行拓扑搜索，找到母线所连接的220kV临海变电站内的110kV母线，将之记为并加入到集合中。

2、在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，从地区电网的能量管理系统(EMS)中获得地区电网的完整模型和当前电网潮流计算的结果。指定集合B¹¹⁰和C¹¹⁰母线为边界系统节点集，地区电网模型内其他110kV变电站母线为外部系统节点集，地区电网模型内其他220kV及以上厂站母线为内部系统节点集，对地区电网模型进行外部网络静态等值计算，计算结果给出和母线之间的等值阻抗其中1.9361为等值电阻，7.7031为等值电抗，将加入集合

3、通过地区电网调度控制中心的和省级电网调度控制中心之间的计算机通信网络，地调自动电压控制系统将集合B¹¹⁰、C¹¹⁰和Z¹¹⁰发送到省级电网调度控制中心。

4、在省级电网调度控制中心，其自动电压控制系统的电网模型中已经包括了110kV海兴风电场内部的设备和运行状态，但是缺少其与省级220kV电网的联系。省调AVC根据接收到的集合中B¹¹⁰的110kV海兴风电场高压侧母线以及集合C¹¹⁰中对应的临海站110kV母线在省级电网模型中自动增加连接母线和的110kV风电场并网等值线路L1，如附图3所示。其阻抗值为集合Z¹¹⁰中对应的通过这样的修正可以把110kV海兴风电场连接到省级电网模型的220kV临海站的110kV母线上。

5、在省级电网调度控制中心，对修正完成后的省级电网模型进行潮流计算和灵敏度计算。此时省级电网模型已经连接了110kV风电场，计算所需要的110kV风电场有功出力、无功出力可以采用风电场监控系统实时采集上送的数值。

6、在省级电网调度控制中心，海兴110kV风电场所在的二级控制分区的控制模型为： $Z_k=\{V_P^{220},V_H^{110},Q_g^{110},C_g^{110},C_{vg}^{110}\},$ 如附图3所示。其中：

6-1)为220kV临海站高压侧母线，为该控制分区的中枢母线，在本实施例中其当前电压值为225.6kV，设定目标值为226.2kV；

6-2)为110kV海兴风电场高压侧控制母线电压，其当前电压值为115.1kV；

6-3)表示110kV海兴风电场总无功出力，其当前值为15MVar，风场AVC系统上送的可增加无功为20MVar。

6-4)为110kV海兴风场无功出力对中枢母线电压的灵敏度，在本例中可以求得 $C_g^{110}=0.0367kV/MVar;$

6-5)为110kV海兴风场无功出力对其高压侧母线电压的灵敏度，在本例中可以求得 $C_{vg}^{110}=0.0816kV/MVar.$

6-6)可以采用协调的二级电压控制模型计算得到110kV海兴风电场的无功调节量进一步计算高压侧母线的设定目标值：

$V_H^{110}=V_{real}^{110}+C_{vg}\·{\mathrm{\ΔQ}}_g=115.1+0.0816\×16.35=116.43kV,$

6-7)将该目标值下发到110kV海兴风电场。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法，其特征在于，该方法预先设定自动电压控制周期，当控制周期来临时，进行以下步骤：

(1)在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，将全部接入地区电网的110kV风电场，记为110kV风电场集合110kV风电场高压侧110kV母线记为风电场母线集合其中n为110kV风电场数量，对风电场集合W¹¹⁰中的每个110kV风电场，依次执行如下步骤：

(1-1)从地区电网的能量管理系统中获取地区电网的完整电网模型和当前全部断路器和刀闸的分合状态；

(1-2)从上述地区电网的完整电网模型中，删除110kV电压等级以外的全部电网设备，删除110kV电压等级内全部处于分状态的断路器和刀闸设备，保留运行的110kV线路，组成一个网络模型；

(1-3)以风电场的高压侧的110kV母线为为起点，采用深度优先法对步骤(1-2)的网络模型进行搜索，得到与母线相连接的220kV变电站内的110kV母线，记为并将加入到220kV变电站母线集合中，n为110kV风电场数量；

(2)在地区电网调度控制中心的自动电压控制系统中，根据步骤(1-1)中的地区电网完整电网模型和当前电网潮流计算的结果，在计算结果中指定风电场母线集合B¹¹⁰的母线和220kV变电站母线集合C¹¹⁰的母线为边界系统节点集，地区电网完整模型内的其他110kV变电站母线为外部系统节点集，地区电网完整模型内的220kV变电站内母线和500kV变电站内母线为内部系统节点集，对地区电网模型进行外部网络静态等值计算，得到各和母线之间的等值阻抗其中为各和母线之间的等值电阻，为各和母线之间的等值电抗，将加入等值线路阻抗集合其中n为110kV风电场数量；

(3)通过地区电网调度控制中心和省级电网调度控制中心之间的计算机通信网络，地区电网调度控制中心的自动电压控制系统将风电场母线集合B¹¹⁰、220kV变电站母线集合C¹¹⁰和等值线路阻抗集合Z¹¹⁰发送到省级电网调度控制中心；

(4)省级电网调度控制中心根据接收到的风电场母线集合中B¹¹⁰的每个110kV风电场高压侧110kV母线以及对应的220kV变电站母线集合C¹¹⁰中的110kV母线在省级电网模型中自动增加连接母线和的110kV风电场并网等值线路，该110kV风电场并网等值线路阻抗值为等值线路阻抗集合Z¹¹⁰中对应的

(5)省级电网调度控制中心对上述步骤(4)得到的省级电网模型进行潮流计算和灵敏度计算，得到110kV风电场总无功发电功率对220kV变电站母线电压的灵敏度以及110kV风电场总无功发电功率对110kV风电场高压侧母线电压的灵敏度潮流计算和灵敏度计算中所需要的110kV风电场总有功发电功率、总无功发电功率采用风电场监控系统实时采集上送的数值；

(6)设定在省级电网调度控制中心，一个110kV风电场所在的二级控制分区k的控制模型用集合Z_k表示：其中为分区k内风电汇集的220kV变电站的中枢母线电压，表示110kV风电场高压侧控制母线电压，表示110kV风电场总无功发电功率，为步骤(5)中计算得到的110kV风场总无功发电功率对分区中220kV变电站内中枢母线电压的灵敏度，为步骤(5)中计算得到的110kV风场总无功发电功率对风场高压侧母线电压的灵敏度，采用协调的二级电压控制模型计算得到110kV风电场高压侧母线的设定目标值，并将该目标值下发到110kV风电场集合W¹¹⁰中的各风电场中；

(7)在下一个控制周期来临时，返回步骤(1)，继续对110kV风电场的自动电压控制。