CN108539753A - 网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，包括省调统计每台网省协调关口主变的动态无功储备量；网调通过优化计算得到每台网省协调关口主变的动态无功储备目标限值并下发给省调；省调接收网调下发的每台网省协调关口主变的动态无功储备目标限值，按照设定的分配原则计算分配给新能源场站的动态无功储备目标上下限值；省调AVC主站将计算得到的新能源场站高压侧母线电压目标值和动态无功储备目标上下限值下发给新能源场站的AVC子站；新能源场站的AVC子站依照母线电压目标值和动态无功储备目标上下限值进行无功调节。本发明方法保留合理地动态无功储备，提高各新能源汇集区域应对故障等扰动异常情况能力，实现新能源的稳定并网发电。

Description

网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法
技术领域
本发明涉及网调、省调之间的无功备用协调控制特别涉及一种网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。
背景技术
近几年新能源装机容量不断提升，新能源出力占全网负荷比例逐年提高，新能源高占比对电网的电压支撑能力造成影响，出力的大幅波动导致电网电压调整困难，局部地区电压问题突出。无功备用的多寡与系统的安全稳定性呈现强相关，对其进行优化是保障电力系统安全稳定性的重要手段。通过网省协调控制，使网调、省调各级孤立的AVC主站系统可以借助信息交互实现双向互动，合理充分的利用各级调度系统的无功调节资源，在全局范围内实现各新能源汇集区域和送出通道保留合理的动态无功储备，以应对故障等扰动异常情况，提高系统的电压安全裕度，实现新能源的稳定并网发电。进而提高电网对间歇式新能源的调度水平，增强电网容纳大规模新能源的能力，保证新能源区域的在扰动下保持稳定并网发电并稳定外送。
网调下发关口主变整体的动态无功储备目标值，省调在收到动态无功储备目标值之后，将该目标值分配到关口主变区域内的每个新能源场站，使总的动态无功储备满足网调要求的范围内。如果新能源场站动态无功储备目标值分配不合理，很有可能降低新能源场站的安全稳定运行。故需要寻找一个合理的无功分配方法，提高各新能源汇集区域应对故障等扰动异常情况能力，提高系统的电压安全裕度，实现新能源的稳定并网发电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，用于AVC网省联调中省调对网调动态无功目标储备目标值的分配。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101:省调统计每台网省协调关口主变的动态无功储备量；
S102:网调通过优化计算得到每台网省协调关口主变的动态无功储备目标限值，并下发给省调；
S103：省调接收网调下发的每台网省协调关口主变的动态无功储备目标限值，按照设定的分配原则计算分配给新能源场站的动态无功储备目标上下限值；
S104：省调AVC主站进行协调二级电压控制计算，计算得到新能源场站高压侧母线电压目标值；
S105：省调AVC主站将新能源场站高压侧母线电压目标值和动态无功储备目标上下限值下发给新能源场站的AVC子站；
S106：新能源场站的AVC子站依照下发的高压侧母线电压目标值和动态无功目标上下限值进行无功调节；
其中，按照设定的分配原则计算分配给新能源场站的动态无功储备目标上下限值包括以下步骤：
S31：计算第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上下限值的中间变量，表达式如下：
式1、式2中i＝1,2,3...n,表示第i个新能源场站；αi为可增动态无功分配因子，βi为可减动态无功分配因子，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，△Q′up为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向上可调动态无功限值，△Q'dn为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向下可调动态无功限值，kupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的修正系数,kdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的修正系数；
其中计算第i个新能源场站的可增动态无功分配因子αi和可减动态无功分配因子βi，表达式为：
式3、式4中，Ui为第i个新能源场站高压侧母线电压的实时电压，Umax i为第i个新能源场站高压侧母线电压的电压上限，Umin i为第i个新能源场站高压侧母线电压的电压下限，Umon为新能源场站高压侧母线电压等级的基准电压，Qmon无功计算时的基准值，Qupi为新能源场站上送到省调的向上可调动态无功上限，Qdni为新能源场站上送到省调的向下可调动态无功下限；
S32：针对分配给每个新能源场站的动态无功储备目标上下限值，检验目标限值是否在合理范围，并修正超出合理范围的动态无功储备目标上下限值，其检验公式为：
如果△Qupi+△Qdni>Q′upi+Q'dni，其中，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，Q′upi为将新能源场站上送的动态可增无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可增无功，Q'dni为动态可减无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可减无功；将kupi置为0,kdni置为0，并修正第i个新能源场站的动态无功储备目标值分配的中间变量，表达式为：
式5、式6中△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，αi为可增动态无功分配因子，βi为可减动态无功分配因子，Q′upi为将新能源场站上送的动态可增无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可增无功，Q'dni为动态可减无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可减无功，，即表达式为：
Q′upi＝ciQupi， 式7
Q'dni＝ciQdni， 式8
式7、式8中ci为新能源场站的无功对网省协调主变关口无功的灵敏度，Qupi为新能源场站上送到省调的向上可调动态无功上限，Qdni为新能源场站上送到省调的向下可调动态无功下限；
S33：统计已分配的动态无功储备目标值，计算剩余未分配的动态无功储备目标值，重复S31～S32完成剩余动态无功储备目标值的分配，直到满足以下条件：
条件时分配结束，
其中，ε为无功分配的控制精度，△Q′up为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向上可调动态无功上限，△Q'dn为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向下可调动态无功下限，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量；
S34：通过灵敏度计算得到省调下发给新能源场站的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限，表达式为：
△Q″upi＝△Qupi/ci， 式9
△Q″dni＝△Qdni/ci， 式10
式9、式10中ci为新能源场站的无功对网省协调主变关口无功的灵敏度，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，△Q″upi为分配给新能源场站的向上可调动态无功上限，△Q″dni为分配给新能源场站的向下可调动态无功下限。
本发明的有益技术效果：本发明保证在AVC网省联调中，计及每个新能源场站的电压稳定裕度，保留合理地动态无功储备，提高各新能源汇集区域应对故障等扰动异常情况能力，实现新能源的稳定并网发电。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述，本发明附图采用简化的形式，仅用以方便、清晰地说明本发明实施例的目的。
图1是本发明提供的网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示，包括步骤：
S101、省调统计每台网省协调关口主变的动态无功储备量。
假设，该台网省协调关口主变区域内有n个新能源场站，省调将新能源场站上送的动态可增无功、动态可减无功利用灵敏度折算到关口主变,并上送到网调。
Q′upi＝ciQupi， 式7
Q'dni＝ciQdni，式8
式1、式2中i＝1,2,3,…,n表示第i个新能源场站，为将第i个新能源场站上送的动态可增无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可增无功、Q'dni为将第i个新能源场站上送的动态可减无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可减无功。ci为新能源场站的无功对网省协调主变关口无功的灵敏度，Qupi，Qdni分别为第i个新能源场站上送到省调的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限。
S102、网调通过优化计算得到每台网省协调关口主变的动态无功储备目标值，并下发给省调；
具体的，网调根据本调管范围内电网的电压无功以及约束情况，并结合省调上传的动态无功储备量进行无功优化，得出向上动态无功上限和向下动态无功下限(即动态无功储备目标值)，并下发至省调。该动态无功储备目标值是以网省协调关口主变为计算点获得的，为该网省协调关口主变区域内n个新能源场站动态无功储备量折算到网省协调关口主变后的总加。
S103、省调接收网调下发的每台网省协调关口主变的动态无功储备目标值，按照设定的分配原则计算分配给新能源场站的动态无功储备目标上下限值；
S103包括以下具体步骤：S31：计算第i个新能源场站的动态无功储备目标值分配的中间变量，表达式如下：
式3、式4中i＝1,2,3...n,表示第i个新能源场站；△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，αi，βi为可增动态无功分配因子和可减动态无功分配因子，是根据当前新能源场站中新能源设备的无功调节能力，高压侧母线电压状态等设置的分配权重，△Q′up，△Q'dn为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限，kupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的修正系数,kdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的修正系数。
其中，计算第i个新能源场站的可增动态无功分配因子αi和可减动态无功分配因子βi，表达式为：
式5、式6中kupi,kdni为修正系数，是根据新能源场站是否参与AVC控制，与主站通信是否正常，分配的动态无功储备目标值是否超出新能源场站上送的动态无功储备容量等信息，其值为0或1,0表示不在参与动态无功储备分配，1表示参与动态无功储备分配；
△Q′up，△Q'dn为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限；
△Qupi，△Qdni为第i个新能源场站的动态无功储备目标值分配的中间变量；
Qupi，Qdni为新能源场站上送到省调的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限；
Ui，Umax i，Umin i为第i个新能源场站高压侧母线电压的实时电压、电压上限和电压下限；
Umon为新能源场站高压侧母线电压等级的基准电压，Qmon无功计算时的基准值，通常取100。
S32、针对分配给每个新能源场站的动态无功储备目标值，检验目标值是否在合理范围，并修正超出合理范围的动态无功储备目标值，其检验公式为：
如果△Qupi+△Qdni>Q′upi+Q'dni，其中，△Qupi，△Qdni为第i个新能源场站的动态无功储备目标值分配的中间变量；
将kupi置为0,kdni置为0，并修正第i个新能源场站的动态无功储备目标值分配的中间变量，表达式为：
式7、式8中Q′upi为将新能源场站上送的动态可增无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可增无功，Q'dni为动态可减无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可减无功，即表达式为：
Q′upi＝ciQupi， 式7
Q'dni＝ciQdni， 式8
其中ci为新能源场站的无功对网省协调主变关口无功的灵敏度，Qupi，Qdni为新能源场站上送到省调的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限。
S33、统计已分配的动态无功储备目标值，计算剩余未分配的动态无功储备目标值，重复S31～S32完成剩余动态无功储备目标值的分配，直到满足
条件时分配结束，ε为无功分配的控制精度,△Q′up，△Q'dn为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限，△Qupi，△Qdni为第i个新能源场站的动态无功储备目标值分配的中间变量；
S34、通过灵敏度计算得到省调下发给新能源场站的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限。
△Q″upi＝△Qupi/ci， 式9
△Q″dni＝△Qdni/ci， 式10
ci为新能源场站的无功对网省协调主变关口无功的灵敏度，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，△Q″upi、△Q″dni为分配给新能源场站的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限。
S104、省调AVC主站进行协调二级电压控制计算，在约束条件中考虑对新能源场站动态无功储备目标，计算得到新能源场站高压侧母线电压目标值；
S105、省调AVC主站将新能源场站高压侧母线电压目标值和动态无功储备目标限值下发给新能源场站的AVC子站；
省调AVC主站进行协调二级电压控制计算，计算得到新能源场站高压侧母线电压目标值，并将电压目标值和动态无功储备目标发送给新能源场站的AVC子站，为了满足新能源场站动态无功储备目标要求，在协调二级电压控制计算中调整新能源场站无功上下限约束条件。
S106、新能源场站的AVC子站依照省调下发的高压侧电压目标值和动态无功储备目标上下限进行无功调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101:省调统计每台网省协调关口主变的动态无功储备量；
S102:网调通过优化计算得到每台网省协调关口主变的动态无功储备目标限值，并下发给省调；
S103：省调接收网调下发的每台网省协调关口主变的动态无功储备目标限值，按照设定的分配原则计算分配给新能源场站的动态无功储备目标上下限值；
S104：省调AVC主站进行协调二级电压控制计算，计算得到新能源场站高压侧母线电压目标值；
S105：省调AVC主站将新能源场站高压侧母线电压目标值和动态无功储备目标上下限值下发给新能源场站的AVC子站；
S106：新能源场站的AVC子站依照下发的高压侧母线电压目标值和动态无功目标上下限值进行无功调节。
2.如权利要求1所述的网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，所述按照设定的分配原则计算分配给新能源场站的动态无功储备目标上下限值包括以下步骤：
S31：计算第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上下限值的中间变量，表达式如下：
式1、式2中i＝1,2,3...n,表示第i个新能源场站；αi为可增动态无功分配因子，βi为可减动态无功分配因子，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，△Q′up为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向上可调动态无功限值，△Q′dn为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向下可调动态无功限值，kupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的修正系数,kdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的修正系数；
其中计算第i个新能源场站的可增动态无功分配因子αi和可减动态无功分配因子βi，表达式为：
式3、式4中，Ui为第i个新能源场站高压侧母线电压的实时电压，Umaxi为第i个新能源场站高压侧母线电压的电压上限，Umini为第i个新能源场站高压侧母线电压的电压下限，Umon为新能源场站高压侧母线电压等级的基准电压，Qmon无功计算时的基准值，Qupi为新能源场站上送到省调的向上可调动态无功上限，Qdni为新能源场站上送到省调的向下可调动态无功下限；
S32：针对分配给每个新能源场站的动态无功储备目标上下限值，检验目标限值是否在合理范围，并修正超出合理范围的动态无功储备目标上下限值，其检验公式为：
如果△Qupi+△Qdni>Q′upi+Q′dni，其中，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，Q′upi为将新能源场站上送的动态可增无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可增无功，Q′dni为动态可减无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可减无功；将kupi置为0,kdni置为0，并修正第i个新能源场站的动态无功储备目标值分配的中间变量，表达式为：
式5、式6中△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，αi为可增动态无功分配因子，βi为可减动态无功分配因子，Q′upi为将新能源场站上送的动态可增无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可增无功，Q′dni为动态可减无功通过灵敏度折算到网省协调关口主变后的动态可减无功，即表达式为：
Q′upi＝ciQupi， 式7
Q′dni＝ciQdni， 式8
式7、式8中ci为新能源场站的无功对网省协调主变关口无功的灵敏度，Qupi为新能源场站上送到省调的向上可调动态无功上限，Qdni为新能源场站上送到省调的向下可调动态无功下限；
S33：统计已分配的动态无功储备目标值，计算剩余未分配的动态无功储备目标值，重复S31～S32完成剩余动态无功储备目标值的分配，直到满足以下条件：
条件时分配结束，其中，ε为无功分配的控制精度，△Q′up为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向上可调动态无功上限，△Q′dn为网调下发到省调每台网省协调关口主变的向下可调动态无功下限，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量；
S34：通过灵敏度计算得到省调下发给新能源场站的向上可调动态无功上限和向下可调动态无功下限，表达式为：
△Q″upi＝△Qupi/ci， 式9
△Q″dni＝△Qdni/ci， 式10
式9、式10中ci为新能源场站的无功对网省协调主变关口无功的灵敏度，△Qupi为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标上限值的中间变量，△Qdni为第i个新能源场站分配的动态无功储备目标下限值的中间变量，△Q″upi为分配给新能源场站的向上可调动态无功上限，△Q″dni为分配给新能源场站的向下可调动态无功下限。
3.如权利要求1所述的网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，所述无功计算时的基准值Qmon取100。
4.如权利要求1所述的网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，所述kupi、kdni值为0或1,0表示不参与动态无功储备分配，1表示参与动态无功储备分配。
5.如权利要求1所述的网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，在约束条件中计算分配给新能源场站动态无功储备目标上下限值。
6.如权利要求1所述的网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，网调通过优化计算得到每台网省协调关口主变的动态无功储备目标限值是以网省协调关口主变为计算点获得。
7.如权利要求6所述的网省协调新能源场站动态无功储备目标分配方法，其特征在于，所述动态无功储备目标限值为该网省协调关口主变区域内n个新能源场站动态无功储备量折算到网省协调关口主变后的总加。
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