CN107742890B - 一种新能源发电站avc系统及其无功实时调节量计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新能源发电站AVC系统及其无功实时调节量计算方法，本方案通过一系列特征值，建立起发电机增加(或减少)无功出力、中压侧或高压侧母线补偿无功功率，或升高或降低两级变压器分接开关位置后，对高、中、低压侧母线电压、发电站输出无功功率等参数产生的变化量的模型。在发电站AVC系统现场运行时，该模型能够作为内部算法引入AVC系统中，辅助AVC系统快速而准确地制定无功补偿投切策略，从而产生了一种新的发电站AVC系统。新AVC系统能够满足电压和无功功率的快速调节响应时间要求，使发电站的电压和无功功率随时维持在给定的目标值范围内，提升了发电站输出的电能质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种新能源发电站AVC系统及其无功实时调节量计算方法，属于电力系统技术领域。
背景技术
电力系统在正常运行时，应通过预防控制来控制潮流和电压水平，保持电网功角稳定运行并具有必要的稳定储备。按分层分区原则，通过预防控制合理调整系统无功功率，维持系统电压于稳定运行范围，保持适当的无功功率储备，保证系统在常规扰动或负荷波动情况下的电压稳定，减少动态稳定控制发生的概率。
目前国家正在大力发展太阳能、风力、生物质等清洁的可再生能源发电站建设。新能源发电具有间歇性、随机性的特点，大量新能源发电站的接入电网危及电网的安全稳定运行，因此，新能源电站要求装设无功补偿装置和无功电压自动控制系统(AVC)，就地进行无功与电压的调节，来维持母线电压于规定范围并具有必要的电压稳定裕度，以保证新能源接入电网供电的电能质量。
通过110(或66)kV及以上电压等级接入电网的新能源发电站，应按照分层分区、基本平衡的原则配置无功容量，且具备自动无功功率调节及电压控制能力。传统的发电站AVC产品通过配置静态电压无功调节响应参数，来计算电压或功率因数异常调节的无功功率控制值。因静态参数计算的调节量不能适应所有实际状态，传统AVC产品存在调节次数多、调节过程长以及容易出现振荡调节现象等缺陷，其调节速度和控制精度难以满足新能源发电站接入电力系统的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源发电站AVC系统及其无功实时调节量计算方法，用以解决现有技术在新能源发电站无功调节过程中存在的调节次数多、调节过程长以及容易出现振荡调节现象的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
本发明的一种新能源发电站发电机增加无功出力的动态响应参数的计算方法，包括以下发电机增加无功出力方法方案：
发电机增加无功出力方法方案一，
采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0，i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0，i、每一组发电机i输出的无功功率Q0，i、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；
计算一组发电机i增加无功出力的动态响应参数，所述一组发电机i增加无功出力的动态响应参数包括：发电机i增加单位无功出力引起发电机i对应的低压母线电压增量
其中，KUQ，i＝Kuq，cKQQ，i、 KQQ，i＝Kqq，t，i-KQU，iKuq，t，i、 Kqq,c1＝Kqq,t-Kqu,lKuq,t、
ZT,i 2＝XT,i 2+RT,i 2、ZT 2＝XT 2+RT 2；
其中，i和j表示不同发电设备的序号，每个发电设备连接对应的一级升压变压器，所有的一级升压变压器均通过中压母线连接一个二级升压变压器，i≠j；m为分列运行变电站中变压器的数量、XL为发电站至大电网之间等效输电线路的电抗、RT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电阻、RT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电抗、XT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗、U0e为发电机i对应的一级变压器低压侧额定电压、U1e为发电站二级变压器低压侧的额定电压、U2e为发电站二级变压器高压侧额定电压、δu0％为发电站一级变压器的级电压、δu％为发电站二级变压器的级电压；所述级电压为变压器分接开关每档调节范围的百分值。
发电机增加无功出力方法方案二，在发电机增加无功出力方法方案一基础上，
所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起其它发电机j对应的低压母线电压增量
其中，ZT,j 2＝XT,j 2+RT,j 2；
其中，RT,j为发电机j对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT,j为发电机j对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗。
发电机增加无功出力方法方案三，在发电机增加无功出力方法方案一的基础上，所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起发电站中压母线电压的增量为KUQ,i。
发电机增加无功出力方法方案四，在发电机增加无功出力方法方案一的基础上，所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起发电站高压母线电压的增量为Kuq,c1KQQ,i；
其中，Kqq,c2＝Kqq,tKuu,t-Kqu,tKuq,t、
其中，BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳。
发电机增加无功出力方法方案五，在发电机增加无功出力方法方案一的基础上，所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起交换无功功率的增量为Kqu,lKuq,c1KQQ,i；
其中，Kqq,c2＝Kqq,tKuu,t-Kqu,tKuq,t、
其中，BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳。
本发明的一种新能源发电站中压母线无功补偿动态响应参数的计算方法，包括以下中压母线无功补偿方法方案：
中压母线无功补偿方法方案一，
采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站中压母线输入二级变压器的总有功功率P1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；
计算中压母线无功补偿动态响应参数，所述中压母线无功补偿动态响应参数包括：中压母线投入单位无功功率引起发电机i对应的低压母线电压增量为
其中，
ZT 2＝XT 2+RT 2、ZT,i 2＝XT,i 2+RT,i 2、
其中，i和j表示不同发电设备的序号，每个发电设备连接对应的一级升压变压器，所有的一级升压变压器均通过中压母线连接一个二级升压变压器，i≠j；m为分列运行变电站中变压器的数量、XL为发电站至大电网之间等效输电线路的电抗、RT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电阻、RT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电抗、XT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗、BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳、BT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的对地电纳、U0e为发电机i对应的一级变压器低压侧额定电压、U1e为发电站二级变压器低压侧的额定电压、U2e为发电站二级变压器高压侧额定电压、δu0％为发电站一级变压器的级电压、δu％为发电站二级变压器的级电压；所述级电压为变压器分接开关每档调节范围的百分值。
中压母线无功补偿方法方案二，在中压母线无功补偿方法方案一的基础上，所述中压母线无功补偿动态响应参数还包括：中压母线投入单位无功功率引起发电站中压母线电压增量为Kuq,c。
中压母线无功补偿方法方案三，在中压母线无功补偿方法方案一的基础上，所述中压母线无功补偿动态响应参数还包括：中压母线投入单位无功功率引起发电站高压母线电压增量为Kuq,c1；
其中，
中压母线无功补偿方法方案四，在中压母线无功补偿方法方案一的基础上，所述中压母线无功补偿动态响应参数还包括：中压母线投入单位无功功率引起交换无功功率的增量为Kqu,lKuq,c1。
本发明的一种新能源发电站高压母线无功补偿动态响应参数的计算方法，包括以下高压母线无功补偿方法方案：
高压母线无功补偿方法方案一，
采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站中压母线输入二级变压器的总有功功率P1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；
计算高压母线无功补偿动态响应参数，所述高压母线无功补偿动态响应参数包括：高压母线投入单位无功功率引起发电机i对应的低压母线电压增量为
其中，
ZT 2＝XT 2+RT 2、ZT,i 2＝XT,i 2+RT,i 2、
其中，i和j表示不同发电设备的序号，每个发电设备连接对应的一级升压变压器，所有的一级升压变压器均通过中压母线连接一个二级升压变压器，i≠j；m为分列运行变电站中变压器的数量、XL为发电站至大电网之间等效输电线路的电抗、RT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电阻、RT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电抗、XT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗、BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳、BT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的对地电纳、U0e为发电机i对应的一级变压器低压侧额定电压、U1e为发电站二级变压器低压侧的额定电压、U2e为发电站二级变压器高压侧额定电压、δu0％为发电站一级变压器的级电压、δu％为发电站二级变压器的级电压；所述级电压为变压器分接开关每档调节范围的百分值。
高压母线无功补偿方法方案二，在高压母线无功补偿方法方案一的基础上，所述高压母线无功补偿动态响应参数还包括：高压母线投入单位无功功率引起发电站中压母线电压增量为
高压母线无功补偿方法方案三，在高压母线无功补偿方法方案一的基础上，所述高压母线无功补偿动态响应参数还包括：高压母线投入单位无功功率引起发电站高压母线电压增量为
高压母线无功补偿方法方案四，在高压母线无功补偿方法方案一的基础上，所述高压母线无功补偿动态响应参数还包括：高压母线投入单位无功功率引起交换无功功率的增量为
本发明一种新能源发电站一级变压器分接开关调节动态响应参数的计算方法，包括以下一级变压器分接开关调节方法方案：
一级变压器分接开关调节方法方案一，
采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站中压母线输入二级变压器的总有功功率P1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；
计算发电机i对应的一级变压器分接开关调节动态响应参数，所述发电机i对应的一级变压器分接开关调节动态响应参数包括：发电机i对应的一级变压器分接开关升高一档引起发电机i对应的一级变压器低压母线电压增量为以及发电机i对应的一级变压器分接开关降低一档引起发电机i对应的一级变压器低压母线电压增量为
其中，KUU,i＝Kuq,cKQU,i、
ZT 2＝XT 2+RT 2、ZT,i 2＝XT,i 2+RT,i 2、
其中，i和j表示不同发电设备的序号，每个发电设备连接对应的一级升压变压器，所有的一级升压变压器均通过中压母线连接一个二级升压变压器，i≠j；m为分列运行变电站中变压器的数量、XL为发电站至大电网之间等效输电线路的电抗、RT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电阻、RT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电抗、XT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗、BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳、U0e为发电机i对应的一级变压器低压侧额定电压、U1e为发电站二级变压器低压侧的额定电压、U2e为发电站二级变压器高压侧额定电压、δu0％为发电站一级变压器的级电压、δu％为发电站二级变压器的级电压；所述级电压为变压器分接开关每档调节范围的百分值。
一级变压器分接开关调节方法方案二，在一级变压器分接开关调节方法方案一的基础上，
所述发电机i对应的一级变压器分接开关调节动态响应参数还包括：发电机i对应的一级变压器分接开关升高一档引起其它发电机j对应的一级变压器低压母线电压增量为以及发电机i对应的一级变压器分接开关降低一档引起其它发电机j对应的一级变压器低压侧母线电压增量为
其中，ZT,j 2＝XT,j 2+RT,j 2；
其中，RT,j为发电机j对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT,j为发电机j对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗。
一级变压器分接开关调节方法方案三，在一级变压器分接开关调节方法方案一的基础上，所述发电机i对应的一级变压器分接开关调节动态响应参数还包括：发电机i对应的一级变压器分接开关升高一档引起发电站中压母线电压增量为-KUU,iUδ,i，以及发电机i对应的一级变压器分接开关降低一档引起发电站中压母线电压增量为KUU,iUδ,i。
一级变压器分接开关调节方法方案四，在一级变压器分接开关调节方法方案一的基础上，所述发电机i对应的一级变压器分接开关调节动态响应参数还包括：发电机i对应的一级变压器分接开关升高一档引起发电站高压母线电压增量为-Kuq,c1KQU,iUδ,i，以及发电机i对应的一级变压器分接开关降低一档引起发电站高压母线电压增量为Kuq,c1KQU,iUδ,i。
一级变压器分接开关调节方法方案五，在一级变压器分接开关调节方法方案一的基础上，所述发电机i对应的一级变压器分接开关调节动态响应参数还包括：发电机i对应的一级变压器分接开关升高一档引起交换无功功率增量为-Kqu,lKuq,c1KQU,iUδ,i，以及发电机i对应的一级变压器分接开关降低一档引起交换无功功率增量为Kqu,lKuq,c1KQU,iUδ,i。
本发明的一种新能源发电站二级变压器分接开关调节动态响应参数的计算方法，包括以下二级变压器分接开关调节方法方案：
二级变压器分接开关调节方法方案一，
采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站中压母线输入二级变压器的总有功功率P1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；
计算二级变压器分接开关调节动态响应参数，所述二级变压器分接开关调节动态响应参数包括：二级变压器分接开关升高一档引起发电机i对应的一级变压器低压母线电压增量为以及二级变压器分接开关降低一档引起发电机i对应的一级变压器低压母线电压增量为
其中，
ZT 2＝XT 2+RT 2、ZT,i 2＝XT,i 2+RT,i 2、
其中，i和j表示不同发电设备的序号，每个发电设备连接对应的一级升压变压器，所有的一级升压变压器均通过中压母线连接一个二级升压变压器，i≠j；m为分列运行变电站中变压器的数量、XL为发电站至大电网之间等效输电线路的电抗、RT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电阻、RT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电抗、XT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗、BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳、U0e为发电机i对应的一级变压器低压侧额定电压、U1e为发电站二级变压器低压侧的额定电压、U2e为发电站二级变压器高压侧额定电压、δu0％为发电站一级变压器的级电压、δu％为发电站二级变压器的级电压；所述级电压为变压器分接开关每档调节范围的百分值。
二级变压器分接开关调节方法方案二，在二级变压器分接开关调节方法方案一的基础上，所述二级变压器分接开关调节动态响应参数包括：二级变压器分接开关升高一档引起发电站中压母线电压增量为以及二级变压器分接开关降低一档引起发电站中压母线电压增量为
二级变压器分接开关调节方法方案三，在二级变压器分接开关调节方法方案一的基础上，所述二级变压器分接开关调节动态响应参数包括：二级变压器分接开关升高一档引起发电站高压母线电压增量为以及二级变压器分接开关降低一档引起发电站高压母线电压增量为
其中，Kqu,l1＝Kqu,lKuu,t-Kqu,c1。
二级变压器分接开关调节方法方案四，在二级变压器分接开关调节方法方案一的基础上，所述二级变压器分接开关调节动态响应参数包括：二级变压器分接开关升高一档引起交换无功功率的增量为以及二级变压器分接开关降低一档引起交换无功功率的增量为
其中，Kqu,l1＝Kqu,lKuu,t-Kqu,c1。
本发明的一种新能源发电站AVC系统，包括采集模块和处理器，所述采集模块用于采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站中压母线输入二级变压器的总有功功率P1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；所述处理器用于执行发电机增加无功出力方法方案一、发电机增加无功出力方法方案二、发电机增加无功出力方法方案三、发电机增加无功出力方法方案四、发电机增加无功出力方法方案五；中压母线无功补偿方法方案一、中压母线无功补偿方法方案二、中压母线无功补偿方法方案三、中压母线无功补偿方法方案四；高压母线无功补偿方法方案一、高压母线无功补偿方法方案二、高压母线无功补偿方法方案三、高压母线无功补偿方法方案四；一级变压器分接开关调节方法方案一、一级变压器分接开关调节方法方案二、一级变压器分接开关调节方法方案三、一级变压器分接开关调节方法方案四、一级变压器分接开关调节方法方案五；二级变压器分接开关调节方法方案一、二级变压器分接开关调节方法方案二、二级变压器分接开关调节方法方案三、二级变压器分接开关调节方法方案四中任一项的计算方法。
本发明的有益效果为：
本方案通过设置一系列特征值，将新能源发电站的各母线电压和无功功率以及其它参数之间错综复杂相互影响的关系简化为数个仅包含特征值的单位无功调节导致母线电压、交换无功变化的模型，利用该模型可高效快捷的得出无功调节对各母线电压及交换无功的影响；将该模型引入AVC系统功率因数的调节策略中时，能够辅助AVC系统合理的执行调节动作，从而产生了一种新的发电站AVC系统，本系统可用于拥有两级变压器的新能源或其他类型的发电站，也可以用于有两级升压变压器的变电站。新AVC系统能够大大减短控制策略执行的轮次和时间，提高系统的工作效率和自动化程度，同时提高系统调节的准确性，提高电能质量。
附图说明
图1是两级升压发电站一次设备的潮流等效电路图；
图2是两级升压发电站的电压无功动态响应电路图；
图3是基于动态响应参数的新能源发电站无功电压控制流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于动态响应参数的新能源发电站无功电压控制方法。
新能源发电站接入电力系统的方式一般采用两级升压的方式，一次接线图及流过发电站内一次电气设备的电压、无功功率随控制动作而产生的微增量可以用等效电路图来表示,如图1和图2所示(图中的母线电压、无功功率和变压器变比均只显示其变化量)。新能源发电站的发电设备(如光伏板或风机)发出的电能要经逆变器转换为低压(如300V、690V)的交流电后，经过一级升压变压器(即箱变)升压到一个适当的电压等级(如10kV、35kV)；多个一级升压变压器并列运行并进行汇集，然后通过二级升压变压器(即开关站)升压到一个较高的电压等级(如110kV、220kV)后并入电网。
本发明在申请号为2017106078840的一种发电站AVC系统及其无功实时调节量计算方法的基础上，利用新能源发电站内一次设备之间的电气连接关系，以及潮流流经各设备后产生的功率损耗和电压损耗理论，推导了两级升压发电站内四类电压无功调节响应参数的计算方法，并将其应用于新能源发电站的无功电压控制中。适用于各种新能源发电站和通过两级升压的其它发电站。
U0,i、U1、U2分别为第i组发电机母线电压、一级升压变压器高压侧母线电压、二级升压变压器高压侧母线电压。
RT,i、XT,i分别为第i台一级升压变压器归算到低压侧的支路电阻和电抗(Ω)。KT,i为第i台一级升压变变压器的变比，ni为第i台一级变压器分接头的当前档位；U0e、U1e分别为低、高压侧的额定电压(kV)；δu0％为一级变压器的级电压。一般而言,一个新能源发电站内每一台一级变压器(箱变)的型号是统一的。
RT、XT分别为二级升压变压器归算到低压侧的支路电阻和电抗(Ω)。KT为二级升压变压器的变比，U2e为高压侧的额定电压(kV)；n为二级变压器分接头的当前档位；δu％为二级变压器的级电压。
1)输电线路的电压无功功率响应特性
按照普通发电站的处理方式，对于输电线路,设参数
则输电线路的无功电压响应方程式为：
dQ2＝Kqu,ldU2 (2)
2)二级升压变压器的电压无功功率响应特性
类似于普通发电站，二级升压变压器高压侧流出的有功、无功功率为
二级升压变压器高压侧的电压为
二级升压变压器的无功电压响应方程式为：
其中，dU1、dU2分别为二级变压器低、高压侧电压的增量，ΔQ1、ΔQ2分别为二级变压器低压侧输入无功、高压侧输出无功的增量；变压器分接头的调节方向为Dδ，有
设定以下参数的计算式
则二级升压变压器的无功电压响应方程式变为：
3)一级升压变压器的电压无功功率响应特性
设发电站的一级升压接线为m台变压器分列运行方式。对于一级升压变压器i,与式(3)、式(4)相对应的计算式仍然成立。一般已知参数U1、P0,i与Q0,i,则参数U0,i、P1与Q1的值可以由以下算式求得
上式中，下标i取值为1,2,...,m。
借鉴二级升压变压器的处理方式，可设定以下参数(其中i＝1,2,...,m)
对一级升压变压器i，设发电机的无功出力增量为dQ0,i，输入变压器低压侧的无功增量为ΔQ0,i＝dQ0,i、变压器高压侧输出无功的增量为ΔQ1,i，根据升压变压器的电压无功动态响应特性，可列一级升压变压器的无功电压响应方程式如下
4)两级升压发电站的电压无功功率响应特性
由图1和图2可知，两级升压发电站的无功功率增量之间满足以下关系式：
将式(2)、式(8)、式(11)组合在一起，并利用式(12)进行化简，可得两级升压发电站的电压无功响应方程组：
针对两级升压接线的新能源发电站，本发明主要针对以下五种无功或电压控制操作,进行电压无功动态响应参数的计算：
1)发电机增加(或减少)无功功率出力；
2)中压侧母线补充(或切除)容性无功；
3)高压侧母线补充(或切除)容性无功；
4)一级升压变压器分接头升高(或降低)一档；
5)二级升压变压器分接头升高(或降低)一档。
设定以下参数的计算式(其中i＝1,2,...,m)
解方程组(13)，并化简，可得：
由式(15)可得两级升压发电站的电压无功动态响应参数的计算式，列表如下：
表1.两级升压发电站电压无功响应参数的计算式
式(14)、式(15)及表1的计算公式，是本发明的关键创新点。式(9)、式(10)、式(13)则是本发明的附属创新点。
如图3所示，根据不同应用场景配置来控制对象在电压无功控制中的优先级顺序，首先系统根据当前系统的实时运行状态判断系统电压是否超过稳定运行范围，如超过稳定区间则根据配置的优先级顺序选择需要调节的控制对象，如控制顺序靠前的控制对象没有调节余量则自动选择下一优先级顺序的控制对象；然后根据选定的可控对象选择电压无功动态响应参数的计算式计算动态响应参数并根据参数计算出实际的无功调节量，并下发调节目标，完成后返回判断系统状态。
基于动态响应参数的新能源发电站无功电压控制方法不需要配置固定的电压无功响应参数。当发电站的电压或功率因数偏离合格范围时，利用本发明的计算方法，实时计算发电站当前运行状态下的电压无功功率响应值，从而求出电网需要的调节量，并选取一个最佳的控制方案去执行，实现快速而准确地制定控制策略的要求。在不考虑每次动作的最大允许调节量要求下，通过1～2次调节动作，就可以使发电站的电压及功率因数达到合格范围，满足快速性调节要求。由于它是根据当前运行状态动态计算，动态得到调节量，所以能很好地避免出现振荡调节现象。
传统的发电站无功电压自动控制系统(AVC)应用软件，采取按照偏大的电压无功功率响应参数值去配置控制系统的定值。其目的是：每次调节少量的无功功率，通过多次调节使发电站的电能质量最终满足电网的需求。它的缺点：一是调节次数多，调节过程长，不能满足快速达到合格电压质量的要求；二是在某些特定的运行状况下可能出现振荡调节，使电压值在合格范围外的两旁来回波动，需要有检测振荡调节的方法和终止振荡调节的措施。
Claims (10)
1.一种新能源发电站发电机增加无功出力的动态响应参数的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；
计算一组发电机i增加无功出力的动态响应参数，所述一组发电机i增加无功出力的动态响应参数包括：发电机i增加单位无功出力引起发电机i对应的低压母线电压增量
其中，KUQ,i＝Kuq,cKQQ,i、 KQQ,i＝Kqq,t,i-KQU,iKuq,t,i、 Kqq,c1＝Kqq,t-Kqu,lKuq,t、ZT,i 2＝XT,i 2+RT,i 2、ZT 2＝XT 2+RT 2；
其中，i和j表示不同发电设备的序号，每个发电设备连接对应的一级升压变压器，所有的一级升压变压器均通过中压母线连接一个二级升压变压器，i≠j；m为分列运行变电站中变压器的数量、XL为发电站至大电网之间等效输电线路的电抗、RT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电阻、RT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电抗、XT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗、U0e为发电机i对应的一级变压器低压侧额定电压、U1e为发电站二级变压器低压侧的额定电压、U2e为发电站二级变压器高压侧额定电压、δu0％为发电站一级变压器的级电压、δu％为发电站二级变压器的级电压；所述级电压为变压器分接开关每档调节范围的百分值；KUQ,i为发电机i增加单位无功出力引起发电站中压母线电压的增量，Kuq,c为中压母线投入单位无功功率引起发电站中压母线电压增量。
2.根据权利要求1所述的一种新能源发电站发电机增加无功出力的动态响应参数的计算方法，其特征在于，
所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起其它发电机j对应的低压母线电压增量
其中，ZT,j 2＝XT,j 2+RT,j 2；
其中，RT,j为发电机j对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT,j为发电机j对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗。
3.根据权利要求1所述的一种新能源发电站发电机增加无功出力的动态响应参数的计算方法，其特征在于，所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起发电站中压母线电压的增量为KUQ,i。
4.根据权利要求1所述的一种新能源发电站发电机增加无功出力的动态响应参数的计算方法，其特征在于，所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起发电站高压母线电压的增量为Kuq,c1KQQ,i；
其中，Kqq,c2＝Kqq,tKuu,t-Kqu,tKuq,t、
其中，BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳；Kuq,c1为中压母线投入单位无功功率引起发电站高压母线电压增量。
5.根据权利要求1所述的一种新能源发电站发电机增加无功出力的动态响应参数的计算方法，其特征在于，所述发电机i增加无功出力的动态响应参数还包括：发电机i增加单位无功出力引起交换无功功率的增量为Kqu,lKuq,c1KQQ,i；
其中，Kqq,c2＝Kqq,tKuu,t-Kqu,tKuq,t、
其中，BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳；Kuq,c1为中压母线投入单位无功功率引起发电站高压母线电压增量。
6.一种新能源发电站中压母线无功补偿动态响应参数的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站中压母线输入二级变压器的总有功功率P1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；
计算中压母线无功补偿动态响应参数，所述中压母线无功补偿动态响应参数包括：中压母线投入单位无功功率引起发电机i对应的低压母线电压增量为
其中， ZT 2＝XT 2+RT 2、ZT,i 2＝XT,i 2+RT,i 2、
其中，i和j表示不同发电设备的序号，每个发电设备连接对应的一级升压变压器，所有的一级升压变压器均通过中压母线连接一个二级升压变压器，i≠j；m为分列运行变电站中变压器的数量、XL为发电站至大电网之间等效输电线路的电抗、RT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电阻、RT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电阻、XT为发电站二级变压器归算到低压侧的支路电抗、XT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的支路电抗、BT为发电站二级变压器归算到低压侧的对地电纳、BT,i为发电机i对应的一级变压器归算到低压侧的对地电纳、U0e为发电机i对应的一级变压器低压侧额定电压、U1e为发电站二级变压器低压侧的额定电压、U2e为发电站二级变压器高压侧额定电压、δu0％为发电站一级变压器的级电压、δu％为发电站二级变压器的级电压；所述级电压为变压器分接开关每档调节范围的百分值；Kuq,c为中压母线投入单位无功功率引起发电站中压母线电压增量。
7.根据权利要求6所述的一种新能源发电站中压母线无功补偿动态响应参数的计算方法，其特征在于，所述中压母线无功补偿动态响应参数还包括：中压母线投入单位无功功率引起发电站中压母线电压增量为Kuq,c。
8.根据权利要求6所述的一种新能源发电站中压母线无功补偿动态响应参数的计算方法，其特征在于，所述中压母线无功补偿动态响应参数还包括：中压母线投入单位无功功率引起发电站高压母线电压增量为Kuq,c1；
其中，
9.根据权利要求6所述的一种新能源发电站中压母线无功补偿动态响应参数的计算方法，其特征在于，所述中压母线无功补偿动态响应参数还包括：中压母线投入单位无功功率引起交换无功功率的增量为Kqu,lKuq,c1。
10.一种新能源发电站AVC系统，其特征在于，包括采集模块和处理器，所述采集模块用于采集发电站每一组发电机i的一级变压器的当前分接开关的档位ni、发电站二级变压器的当前分接开关n、发电站每一组发电机i的母线电压U0,i、发电机i的一级变压器的高压侧母线电压U1、发电站二级变压器的高压侧母线电压U2、每一组发电机i输出的有功功率P0,i、每一组发电机i输出的无功功率Q0,i、发电站中压母线输入二级变压器的总有功功率P1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总有功功率P2、发电站中压母线输入二级变压器的总无功功率Q1、发电站二级变压器高压侧母线输出给电网的总无功功率Q2；所述处理器用于执行权利要求1～9中任一项的计算方法。
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