CN105529720A - 动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法，属于风电场电压无功自动调节技术领域，该方法包括：根据从风电场监控系统获取的并网点母线电压和从调度主站获取的上限值、下限值确定总无功调节量；根据动态无功补偿装置的当前无功值、无功向上可调量、向下可调量和总无功调节量确定动态无功补偿装置的调节量和是否投切电容器；最后根据电容器运行状态、日投切次数限值、月投切次数限值和容量确定电容器投切方案。本发明方法通过优先使用动态无功补偿装置的无功调节能力、设置电容器日投切次数和月投切次数的限制，大大减少了电容器投切的次数，提高了风电场运行的安全性和可靠性。

Description

动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法

技术领域

本发明属于风电场电压无功自动调节技术领域，特别涉及动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法。

背景技术

国标GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》指出：风电场的无功电源包括风电机组及风电场无功补偿装置。风电场要充分利用风电机组的无功容量及其调节能力；当风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要时，应在风电场集中加装适当容量的无功补偿装置(如固定电容器组)，必要时加装动态无功补偿装置(SVG)。

按照该国标要求，风电场应配置无功电压控制系统(AVC子站)，具备无功功率调节及电压控制能力。根据电力系统调度机构(AVC主站)指令，风电场自动调节其发出(或吸收)的无功功率，实现对风电场并网点电压的控制，其调节速度和控制精度应能满足电力系统电压调节的要求。

该国标还规定，风电场的电压控制目标为：当公共电网电压处于正常范围内时，通过110(66)kV电压等级接入电网的风电场应能够控制风电场并网点电压在标称电压的97％～107％范围内，通过220kV及以上电压等级接入电网的风电场应能够控制风电场并网点电压在标称电压的100％～110％范围内。

动态无功补偿装置(SVG)无功输出分发出或吸收两个方向，一般用正数表示发出无功、用负数表示吸收无功，如一套动态无功补偿装置的额定容量为20MVar(兆乏)，则其无功可在-20MVar至+20MVar之间平滑调节输出。动态无功补偿装置无功输出为0MVar，表示它既不发出无功、也不吸收无功。SVG的无功调节次数是无限的。

而固定电容器组(CP)只能发出固定无功。利用CP所在的开关进行投切操作可实现对CP无功输出的操作，如一组电容器的额定容量为5MVar，则开关闭合时CP投入运行，其无功输出固定为5MVar，开关打开时CP退出运行，其无功输出为0。电容器开关的投切次数是有限的。

目前各地风电场普遍配置了无功电压控制系统(AVC子站)，具备了对动态无功补偿装置进行自动调节的能力。但由于固定电容器组只能按组投切，其无功输出是阶跃性变化，会导致风电场并网点电压发生较大的波动。加上固定电容器组的开关投切次数是有限制的，一般风电场不将其纳入无功电压自动控制系统，而是由人工进行投切，这增加了运行值班人员的劳动负担。如何在保证风电场并网点电压不发生大的波动的前提下、实现电容器组的自动投切是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法，优先调节动态无功补偿装置(SVG)的无功输出将并网点电压控制在调度要求的上下限范围之内；在SVG无调节能力且并网点电压仍不合格的时候再选择合适的电容器进行投切。本发明方法实现了风电场电容器的自动控制，由于优先使用了SVG的无功调节能力，大大减少了电容器投切的次数；通过设置电容器日投切次数和月投切次数的限制，保证了电容器投切次数在设计的允许范围内；对电容器投切导致的电压变化进行检验，过调无功由SVG实行回调，且每一轮调节只控制一个电容器，保证了风电场并网点电压不发生大的波动，提高了风电场运行的安全性和可靠性。

本发明提出的动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)风电场电容器个数记为n；每个电容器容量记为Q_{cp_i}、日投切次数限值记为Q_{cp_limit_day_i}和月投切次数限值记为Q_{cp_limit_month_i}，i＝1、2、……n；

2)在调节周期到来时，从风电场监控系统获取动态无功补偿装置SVG的当前无功值、无功向上可调量、向下可调量，分别记为Q_svg、Q_{svg_up}、Q_{svg_down}；获取每个电容器对应的开关状态；获取并网点母线电压U_poc；获取风电场无功调节对并网点电压的灵敏度S_poc；从调度无功电压控制系统AVC主站获取并网点母线电压上限值U_{poc_up}和下限值U_{poc_down}；

3)若并网点母线电压在上限值和下限值之间，则转步骤6)，表明电压合格，不进行无功调节，否则，若U_poc＞U_{poc_up}转步骤4)，若U_poc＜U_{poc_down}转步骤5)；

4)若U_poc＞U_{poc_up}，，则降无功，无功下调量为：

Q_{set_down}＝(U_poc-U_{poc_up})/S_poc

若SVG无功下调量Q_{svg_down}＞Q_{set_down}，则动态无功补偿装置下调无功即可，不操作电容器；动态无功补偿装置无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-Q_{set_down}，转步骤6)；

若SVG无功向下可调量Q_{svg_down}＜Q_{set_down}，则选择合适的电容器可切除，具体包括：

4-1)查找是否有容量比Q_{set_down}大的电容器可切除：

将电容器容量组成一个集合Q记为{Q_{cp_1}，…，Q_{cp_i}，…，i＝(1，…，n)}，从集合Q中查找出所有投入运行的Q_{cp_i}大于Q_{set_down}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最小值Q_{cp_i_min}，记下电容器号i，转步骤4-2)；若无此电容器，则转步骤4-3)；

4-2)对切除电容器i导致过调的无功进行校验：

设：电容器i无功容量Q_{cp_i_min}与Q_{set_down}的差值记为Q_delta：

Q_delta＝Q_{cp_i_min}-Q_{set_down}；

从电压上限降到电压下限的无功量记为Q_limit：

Q_limit＝(U_{poc_up}-U_{poc_down})/S_poc)；

4-2-1)若Q_delta＜Q_limit，执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

4-2-2)若Q_delta＞Q_limit，再检验SVG的无功上调能力；

若Q_{svg_up}＞(Q_delta-Q_limit)，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+(Q_delta-Q_limit)，同时执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_up}＜(Q_delta-Q_limit)，转步骤4-3)；

4-3)查找是否有容量比Q_{set_down}小的电容器可切除：

从集合Q中查找出所有投入运行的Q_{cp_i}小于Q_{set_down}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最大值Q_{cp_i_max}，记下电容器号i，转步骤4-4)；若无此电容器，则SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-Q_{svg_down}，转步骤6)；

4-4)只切除容量比Q_{set_down}小的电容器i后电压仍不合格，需要同时下调SVG无功量：

若Q_{svg_down}＞(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，同时执行电容器i对应开关分操作，转步骤6)；

若Q_{svg_down}＜(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，则只执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

5)若U_poc＜U_{poc_down}，则需要升无功，无功上调量为：

Q_{set_up}＝(U_{poc_down}-U_poc)/S_poc

若SVG无功上调量Q_{svg_up}＞Q_{set_up}，不操作电容器；动态无功补偿装置无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+Q_{set_up}，转步骤6)；

若SVG无功上调量Q_{svg_up}＜Q_{set_up}，则选择是否有合适的电容器可投入：

5-1)查找是否有容量比Q_{set_up}大的电容器可投入：

将电容器容量组成一个集合Q记为{Q_{cp_1}，…，Q_{cp_i}，…，i＝(1，…，n)}，从集合Q中查找出所有退出运行的Q_{cp_i}大于Q_{set_up}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最小值Q_{cp_i_min}，记下电容器号i，转步骤5-2)；若无此电容器，则转步骤5-3)；

5-2)对投入电容器i导致过调的无功进行校验：

设：电容器i无功容量Q_{cp_i_min}与Q_{set_up}的差值记为Q_delta：

Q_delta＝Q_{cp_i_min}-Q_{set_up}；

从电压上限降到电压下限的无功量记为Q_limit：

Q_limit＝(U_{poc_up}-U_{poc_down})/S_poc)；

5-2-1)若Q_delta＜Q_limit，执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤2)；

5-2-2)若Q_delta＞Q_limit，再检验SVG的无功下调能力；

若Q_{svg_down}＞(Q_delta-Q_limit)，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-(Q_delta-Q_limit)，同时执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_down}＜(Q_delta-Q_limit)，，转步骤5-3)；

5-3)查找是否有容量比Q_{set_up}小的电容器可投入：

从集合Q中查找出所有退出运行的Q_{cp_i}小于Q_{set_up}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最大值Q_{cp_i_max}，记下电容器号i，转步骤5-4)；若无此电容器，则SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+Q_{svg_up}，转步骤6)；

5-4)只投入容量比Q_{set_up}小的电容器i后电压仍不合格，需要同时上调SVG无功量：

若Q_{svg_up}＞(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，同时执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_up}＜(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，则只执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

6)等待下一个调节周期，返回步骤2)。

本发明方法的特点及优点是：

本发明方法实现了风电场电容器的自动控制。由于优先使用SVG的无功调节能力，大大减少了电容器投切的次数。通过设置电容器日投切次数和月投切次数的限制，保证了电容器投切次数在设计的允许范围内。对电容器投切导致的电压变化进行检验，过调无功由SVG实行回调，且每一轮调节只控制一个电容器，保证了风电场并网点电压不发生大的波动，提高了风电场运行的安全性和可靠性。

具体实施方式

下面结合一个具体实施例，介绍本发明的动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法。

本发明提出的动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法，其特征在于，该方法包括以下步骤

1)风电场电容器个数记为n；每个电容器容量记为Q_{cp_i}；从电容器制造厂商获取电容器日投切次数限值Q_{cp_limit_day_i}和月投切次数限值Q_{cp_limit_month_i}，i＝1、2、……n；

2)在调节周期(10至60秒可配置)到来时，从风电场监控系统可获取动态无功补偿装置SVG的当前无功值、无功向上可调量、向下可调量，分别记为Q_svg、Q_{svg_up}、Q_{svg_down}；获取每个电容器对应的开关状态；获取并网点母线电压U_poc；获取风电场无功调节对并网点电压的灵敏度(单位无功调节导致并网点电压变化的效果)S_poc；从调度无功电压控制系统AVC主站获取并网点母线电压上限值U_{poc_up}和下限值U_{poc_down}；

3)若并网点母线电压在上限值和下限值之间，则转步骤6)，表明电压合格，不必进行无功调节，否则，若U_poc＞U_{poc_up}转步骤4)，若U_poc＜U_{poc_down}转步骤5)；

4)若U_poc＞U_{poc_up}，即并网点母线电压高于上限值，则需要降无功，无功下调量为：

Q_{set_down}＝(U_poc-U_{poc_up})/S_poc

若SVG无功下调量Q_{svg_down}＞Q_{set_down}，则表明动态无功补偿装置下调无功即可，不必操作电容器；动态无功补偿装置无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-Q_{set_down}，转步骤6)；

若SVG无功向下可调量Q_{svg_down}＜Q_{set_down}，则表明即使动态无功补偿装置全部下调无功也不能使并网点电压调整到位，需要选择是否有合适的电容器可切除；具体包括：

4-1)查找是否有容量比Q_{set_down}大的电容器可切除：

将电容器容量组成一个集合Q记为{Q_{cp_1}，…，Q_{cp_i}，…，i＝(1，…，n)}，从集合Q中查找出所有投入运行的Q_{cp_i}大于Q_{set_down}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最小值Q_{cp_i_min}，记下电容器号i，转步骤4-2)；若无此电容器，则转步骤4-3)；

4-2)对切除电容器i导致过调的无功进行校验，即校验过调的无功是否能由SVG调回来，至少要使下降的电压升到下限以上：

设：电容器i无功容量Q_{cp_i_min}与Q_{set_down}的差值记为Q_delta：

Q_delta＝Q_{cp_i_min}-Q_{set_down}；

从电压上限降到电压下限的无功量记为Q_limit：

Q_limit＝(U_{poc_up}-U_{poc_down})/S_poc)；

4-2-1)若Q_delta＜Q_limit，表明电容器i切除后，电压处于上下限之间合格，执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

4-2-2)若Q_delta＞Q_limit，表明电容器i切除后，电压将降到下限之下，不合格，因此须由SVG配合调节，还需检验SVG的无功上调能力；

若Q_{svg_up}＞(Q_delta-Q_limit)，表明电容器i切除同时升SVG无功出力，可以将电压控制在上下限之间合格。SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+(Q_delta-Q_limit)，同时执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_up}＜(Q_delta-Q_limit)，表明电容器i切除后即使升SVG无功出力至满发，也不可以将电压控制在上下限之间，转步骤4-3)；

4-3)至此，表明没有容量比Q_{set_down}大的电容器可切除。下面查找是否有容量比Q_{set_down}稍小的电容器可切除：

从集合Q中查找出所有投入运行的Q_{cp_i}小于Q_{set_down}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最大值Q_{cp_i_max}，记下电容器号i，转步骤4-4)；若无此电容器，则SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-Q_{svg_down}，转步骤6)；

4-4)只切除容量比Q_{set_down}小的电容器i后电压仍不合格，需要同时下调SVG无功量：

若Q_{svg_down}＞(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，表明电容器i切除同时降SVG无功出力，可以将电压控制在上下限之间合格。SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，同时执行电容器i对应开关分操作，转步骤6)；

若Q_{svg_down}＜(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，表明电容器i切除同时降SVG无功出力至最大，也不可以将电压控制在上下限之间合格。则只执行电容器i对应开关“分”操作(虽然此次操作不能将电压控制在上下限之间，但是期待下一个控制周期如果能再“分”一个电容器或许就能满足要求了)，转步骤6)；

5)若U_poc＜U_{poc_down}，即并网点母线电压低于下限值，则需要升无功，无功上调量为：

Q_{set_up}＝(U_{poc_down}-U_poc)/S_poc

若SVG无功向上可调量Q_{svg_up}＞Q_{set_up}，则表明动态无功补偿装置上调无功即可，不必操作电容器；动态无功补偿装置无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+Q_{set_up}，转步骤6)；

若SVG无功向上可调量Q_{svg_up}＜Q_{set_up}，则表明即使动态无功补偿装置全部上调无功也不能使并网点电压调整到位，需要选择是否有合适的电容器可投入；

5-1)查找是否有容量比Q_{set_up}稍大的电容器可投入：

将电容器容量组成一个集合Q记为{Q_{cp_1}，…，Q_{cp_i}，…，i＝(1，…，n)}，从集合Q中查找出所有退出运行的Q_{cp_i}大于Q_{set_up}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最小值Q_{cp_i_min}，记下电容器号i，转步骤5-2)；若无此电容器，则转步骤5-3)；

5-2)对投入电容器i导致过调的无功进行校验，校验过调的无功是否可以由SVG调回来，至少要使上升的电压降到下限以上；

电容器i无功容量Q_{cp_i_min}与Q_{set_up}的差值记为Q_delta：

Q_delta＝Q_{cp_i_min}-Q_{set_up}；

从电压上限降到电压下限的无功量记为Q_limit：

Q_limit＝(U_{poc_up}-U_{poc_down})/S_poc)；

5-2-1)若Q_delta＜Q_limit，表明电容器i投入后，电压处于上下限之间合格，执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤2)；

5-2-2)若Q_delta＞Q_limit，表明电容器i投入后，电压将升到上限之上，不合格，因此须由SVG配合调节，还需检验SVG的无功下调能力；

若Q_{svg_down}＞(Q_delta-Q_limit)，表明电容器i投入同时降SVG无功出力，可以将电压控制在上下限之间合格。SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-(Q_delta-Q_limit)，同时执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_down}＜(Q_delta-Q_limit)，表明电容器i投入后即使降SVG无功出力至最小，也不可以将电压控制在上下限之间，转步骤5-3)；

5-3)至此，表明没有容量比Q_{set_up}大的电容器可投入。下面查找是否有容量比Q_{set_up}稍小的电容器可投入：

从集合Q中查找出所有退出运行的Q_{cp_i}小于Q_{set_up}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最大值Q_{cp_i_max}，记下电容器号i，转步骤5-4)；若无此电容器，则SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+Q_{svg_up}，转步骤6)；

5-4)只投入容量比Q_{set_up}小的电容器i后电压仍不合格，需要同时上调SVG无功量：

若Q_{svg_up}＞(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，表明电容器i投入同时升SVG无功出力，可以将电压控制在上下限之间合格。SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，同时执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_up}＜(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，表明电容器i投入同时升SVG无功出力至最大，也不可以将电压控制在上下限之间合格。则只执行电容器i对应开关“合”操作(虽然此次操作不能将电压控制在上下限之间，但是期待下一个控制周期如果能再“合”一个电容器或许就能满足要求了)，转步骤6)。

6)等待下一个调节周期，返回步骤2)。

本实施例的风电场风机装机容量为100.5MW(67台1.5MW风机)、动态无功补偿装置容量为32MVar，3组电容器容量分别为15MVar(#1电容器)、9MVar(#3电容器)、6MVar(#5电容器)，日投切次数限值均为5次、月投切次数限值均为50次。采用了本发明提出的动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法，调节周期为30秒，具体调节过程通过以下两个典型案例来说明。

案例一：

1-1)(2015年7月28日22时01分12秒，案例一第一个调节周期)从风电场监控系统获取SVG的当前无功值-28.6MVar、无功向上可调量60.6MVar、向下可调量3.4MVar；3组电容器开关均为投入状态，当日投切次数分别为1次、2次、1次，当月投切次数分别为34次、32次、33次；并网点母线电压224.46kV，风电场无功调节对并网点电压的灵敏度(单位无功调节导致并网点电压变化的效果)0.1kV/MVar；从调度AVC主站获取并网点母线电压上限值224kV、下限值223kV。

1-2)由于224.46＞224，即并网点母线电压高于上限值，则需要降无功，总无功下调量为：(224.46–224)/0.1＝4.6(MVar)

由于动态无功补偿装置无功向下可调量3.4MVar＜总无功下调量4.6MVar，则表明即使动态无功补偿装置全部下调无功也不能使并网点电压调整到位，需要选择是否有合适的电容器可切除；

1-3)查找是否有容量比总无功下调量4.6MVar稍大的电容器可切除：

将电容器容量组成一个集合记为{15，9，6}，从集合中查找出所有投入运行的容量大于4.6MVar且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值(日投切次数均小于5次、月投切次数均小于50次)的电容器构成子集{15，9，6}，再从子集中查找最小值为6MVar，记下电容器号“#5电容器”。

1-4)对切除电容器导致过调的无功进行校验，校验过调的无功是否可以由SVG调回来，至少要使下降的电压升到下限以上；

“#5电容器”无功容量6MVar与总无功下调量4.6MVar的差值为1.4MVar：

从电压上限降到电压下限的无功量为(224-223)/0.1＝10(MVar)；

由于差值1.4MVar＜10MVar，表明“#5电容器”切除后，电压处于上下限之间仍合格，执行“#5电容器”对应开关“分”操作；

2-1)(2015年7月28日22时01分42秒，案例一第二个调节周期)从风电场监控系统获取SVG的当前无功值-28MVar、无功向上可调量60MVar、向下可调量4MVar；#1、#3电容器开关均为投入状态，#5电容器开关均为切除状态，当日投切次数分别为1次、2次、2次，当月投切次数分别为34次、32次、34次；并网点母线电压223.89kV，风电场无功调节对并网点电压的灵敏度(单位无功调节导致并网点电压变化的效果)0.1kV/MVar；从调度AVC主站获取并网点母线电压上限值224kV、下限值223kV。

2-2)并网点母线电压223.89kV在上限值224kV和下限值223kV之间，表明电压合格，不必进行无功调节；

案例二：

1-1)(2015年7月29日6时31分42秒，案例二第一个调节周期)从风电场监控系统获取SVG的当前无功值26.3MVar、无功向上可调量5.7MVar、向下可调量58.3MVar；#1、#3电容器开关均为投入状态，#5电容器开关均为切除状态，当日投切次数分别为0次、0次、0次，当月投切次数分别为34次、32次、34次；并网点母线电压222.35kV，风电场无功调节对并网点电压的灵敏度(单位无功调节导致并网点电压变化的效果)0.1kV/MVar；从调度AVC主站获取并网点母线电压上限值224kV、下限值223kV。

1-2)由于222.35＜223，即并网点母线电压低于下限值，则需要升无功，总无功上调量为：(223–222.35)/0.1＝6.5(MVar)。

由于动态无功补偿装置无功向上可调量5.7MVar＜总无功上调量6.5MVar，则表明即使动态无功补偿装置全部上调无功也不能使并网点电压调整到位，需要选择是否有合适的电容器可投入；

1-3)查找是否有容量比总无功上调量6.5MVar稍大的电容器可投入：

将电容器容量组成一个集合记为{15，9，6}，从集合中查找出所有退出运行的容量大于6.5MVar且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集为空。

1-4)查找是否有容量比6.5MVar稍小的电容器可投入：

从集合中查找出所有退出运行的容量小于6.5MVar且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集{6}，再从子集中查找最大值仍为6MVar，记下电容器号“#5电容器”。

1-5)投入“#5电容器”后尚不足的无功由SVG调节；

由于动态无功补偿装置无功向上可调量5.7MVar＞(6.5-6)

表明“#5电容器”投入同时升SVG无功出力，可以将电压控制在上下限之间合格。SVG无功设定值为26.3+(6.5-6)＝26.8(MVar)，同时执行“#5电容器”对应开关“合”操作；

2-1)(2015年7月29日6时32分12秒，案例二第二个调节周期)从风电场监控系统获取SVG的当前无功值26.9MVar、无功向上可调量5.1MVar、向下可调量58.9MVar；#1、#3、#5电容器开关均为投入状态，当日投切次数分别为0次、0次、1次，当月投切次数分别为34次、32次、35次；并网点母线电压223.02kV，风电场无功调节对并网点电压的灵敏度(单位无功调节导致并网点电压变化的效果)0.1kV/MVar；从调度AVC主站获取并网点母线电压上限值224kV、下限值223kV。

2-2)并网点母线电压223.02kV在上限值224kV和下限值223kV之间，表明电压合格，不必进行无功调节；

从上述实施例可以看出，采用了本发明提出的动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法，由于优先使用SVG的无功调节能力，大大减少了电容器投切的次数。通过设置电容器日投切次数和月投切次数的限制，保证了电容器投切次数在设计的允许范围内。对电容器投切导致的电压变化进行检验，过调或欠调无功由SVG实行回调或补充，且每一轮调节只控制一个电容器，保证了风电场并网点电压不发生大的波动，总体调节效果较好。

Claims (1)

1.一种动态无功优先调节的风电场电容器自动投切方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)风电场电容器个数记为n；每个电容器容量记为Q_{cp_i}、日投切次数限值记为Q_{cp_limit_day_i}和月投切次数限值记为Q_{cp_limit_month_i}，i＝1、2、……n；

2)在调节周期到来时，从风电场监控系统获取动态无功补偿装置SVG的当前无功值、无功向上可调量、向下可调量，分别记为Q_svg、Q_{svg_up}、Q_{svg_down}；获取每个电容器对应的开关状态；获取并网点母线电压U_poc；获取风电场无功调节对并网点电压的灵敏度S_poc；从调度无功电压控制系统AVC主站获取并网点母线电压上限值U_{poc_up}和下限值U_{poc_down}；

3)若并网点母线电压在上限值和下限值之间，则转步骤6)，表明电压合格，不进行无功调节，否则，若U_poc＞U_{poc_up}转步骤4)，若U_poc＜U_{poc_down}转步骤5)；

4)若U_poc＞U_{poc_up}，，则降无功，无功下调量为：

Q_{set_down}＝(U_poc-U_{poc_up})/S_poc

若SVG无功下调量Q_{svg_down}＞Q_{set_down}，则动态无功补偿装置下调无功即可，不操作电容器；动态无功补偿装置无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-Q_{set_down}，转步骤6)；

若SVG无功向下可调量Q_{svg_down}＜Q_{set_down}，则选择合适的电容器可切除，具体包括：

4-1)查找是否有容量比Q_{set_down}大的电容器可切除：

将电容器容量组成一个集合Q记为{Q_{cp_1}，…，Q_{cp_i}，…，i＝(1，…，n)}，从集合Q中查找出所有投入运行的Q_{cp_i}大于Q_{set_down}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最小值Q_{cp_i_min}，记下电容器号i，转步骤4-2)；若无此电容器，则转步骤4-3)；

4-2)对切除电容器i导致过调的无功进行校验：

设：电容器i无功容量Q_{cp_i_min}与Q_{set_down}的差值记为Q_delta：

Q_delta＝Q_{cp_i_min}-Q_{set_down}；

从电压上限降到电压下限的无功量记为Q_limit：

Q_limit＝(U_{poc_up}-U_{poc_down})/S_poc)；

4-2-1)若Q_delta＜Q_limit，执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

4-2-2)若Q_delta＞Q_limit，再检验SVG的无功上调能力；

若Q_{svg_up}＞(Q_delta-Q_limit)，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+(Q_delta-Q_limit)，同时执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_up}＜(Q_delta-Q_limit)，转步骤4-3)；

4-3)查找是否有容量比Q_{set_down}小的电容器可切除：

从集合Q中查找出所有投入运行的Q_{cp_i}小于Q_{set_down}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最大值Q_{cp_i_max}，记下电容器号i，转步骤4-4)；若无此电容器，则SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-Q_{svg_down}，转步骤6)；

4-4)只切除容量比Q_{set_down}小的电容器i后电压仍不合格，需要同时下调SVG无功量：

若Q_{svg_down}＞(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，同时执行电容器i对应开关分操作，转步骤6)；

若Q_{svg_down}＜(Q_{set_down}-Q_{cp_i_max})，则只执行电容器i对应开关“分”操作，转步骤6)；

5)若U_poc＜U_{poc_down}，则需要升无功，无功上调量为：

Q_{set_up}＝(U_{poc_down}-U_poc)/S_poc

若SVG无功上调量Q_{svg_up}＞Q_{set_up}，不操作电容器；动态无功补偿装置无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+Q_{set_up}，转步骤6)；

若SVG无功上调量Q_{svg_up}＜Q_{set_up}，则选择是否有合适的电容器可投入：

5-1)查找是否有容量比Q_{set_up}大的电容器可投入：

将电容器容量组成一个集合Q记为{Q_{cp_1}，…，Q_{cp_i}，…，i＝(1，…，n)}，从集合Q中查找出所有退出运行的Q_{cp_i}大于Q_{set_up}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最小值Q_{cp_i_min}，记下电容器号i，转步骤5-2)；若无此电容器，则转步骤5-3)；

5-2)对投入电容器i导致过调的无功进行校验：

设：电容器i无功容量Q_{cp_i_min}与Q_{set_up}的差值记为Q_delta：

Q_delta＝Q_{cp_i_min}-Q_{set_up}；

从电压上限降到电压下限的无功量记为Q_limit：

Q_limit＝(U_{poc_up}-U_{poc_down})/S_poc)；

5-2-1)若Q_delta＜Q_limit，执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤2)；

5-2-2)若Q_delta＞Q_limit，再检验SVG的无功下调能力；

若Q_{svg_down}＞(Q_delta-Q_limit)，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg-(Q_delta-Q_limit)，同时执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_down}＜(Q_delta-Q_limit)，，转步骤5-3)；

5-3)查找是否有容量比Q_{set_up}小的电容器可投入：

从集合Q中查找出所有退出运行的Q_{cp_i}小于Q_{set_up}且日投切次数限值和月投切次数均未达到限值的电容器构成子集，再从子集中查找最大值Q_{cp_i_max}，记下电容器号i，转步骤5-4)；若无此电容器，则SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+Q_{svg_up}，转步骤6)；

5-4)只投入容量比Q_{set_up}小的电容器i后电压仍不合格，需要同时上调SVG无功量：

若Q_{svg_up}＞(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，SVG无功设定值为Q_{svg_set}＝Q_svg+(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，同时执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

若Q_{svg_up}＜(Q_{set_up}-Q_{cp_i_max})，则只执行电容器i对应开关“合”操作，转步骤6)；

6)等待下一个调节周期，返回步骤2)。