CN113471981A - 风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统。该风电场群集中并网的无功控制方法包括：由电压无功控制主站根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，并且将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站；由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。

Description

风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统
技术领域
本公开涉及风力发电技术领域。更具体地，本公开涉及一种风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统。
背景技术
风电场并网点电压的波动直接影响风电机组的安全稳定运行。随着风电场规模的增大，特别是风电场群容量大，一个风电场群通常包括两个或者两个以上的风电场。机组出力具有一定的空间耦合特性，无功功率的波动将对电网的稳定运行带来极大挑战。风电场无功控制一般受到两个方面约束：电力系统无功功率分层分区控制原则；风电场内无功功率源的控制策略。
现有风电场无功功率主要有两个来源：风电机组本身和集中无功补偿装置，例如静态无功发生器(Static Var Generator，简称SVG)。直驱式风电机组具有发出/吸收无功的能力，但是单一风电场的自由控制会引起风电场群无功功率内耗，无法达到效率优先的目标。其中，无功内耗包括不同风电场之间的无功环流。
同时，SVG对风电场的无功功率平衡起到了积极有效的作用，但存在造价高、损耗大和稳定性差的缺陷，并且SVG与风电机组运行配合比较差。大量动态无功补偿装置集中接入，缺乏协调，新问题不断出现，电网运行难度增大。现有的分散独立控制策略已不能满足电网动态无功补偿的需求。
发明内容
本公开的示例性实施例在于提供一种风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统，以解决大型多风电场群并网中存在的多风电场多无功电源协调难度大的问题，从而实现以最快速度满足电网调压要求、以最大的无功裕度应对电网扰动或紧急事故。
根据本公开的示例性实施例，提供一种风电场群集中并网的无功控制方法，所述无功控制方法包括：由电压无功控制主站根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，并且将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站；由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
可选地，所述风电场群包括汇流升压站和至少一个风电场，汇流升压站与电压无功控制主站连接，每个风电场包括升压站和至少一台风力发电机组，每个风电场通过第一电压等级变压器低压母线、第一电压等级变压器、第二电压等级变压器低压母线、第二电压等级变压器连接到并网点，每个第一电压等级变压器的低压侧与一个静态无功发生器SVG连接，第一电压等级变压器的高压侧通过第二电压等级变压器低压母线连接到第二电压等级变压器的低压侧，第二电压等级变压器的高压侧连接到并网点，每个风电场的升压站与一个电压无功控制子站连接。
可选地，由各个SVG对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制的步骤可包括：由各个SVG分别通过根据接收到的电压参考值调节所述风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对所述风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制；由各个电压无功控制子站对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制的步骤包括：由各个电压无功控制子站分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
可选地，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制的步骤可包括：随着各个电压无功控制子站输出的无功功率增大到无功功率参考值，各个SVG相应地将输出的无功功率从与电压参考值相应的无功功率值减小到零。
可选地，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值的步骤可包括：获取第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数；通过基于第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，执行第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的正向潮流计算和反向潮流计算，获得第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值；通过Droop公式基于每个第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率计算每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
可选地，所述电路参数可包括：所述风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率、并网点电压。
可选地，第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值可以是通过对第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻和电抗进行等值计算而得到的。
可选地，由各个SVG分别通过根据接收到的电压参考值调节所述风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对所述风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制的步骤可包括：由各个SVG根据恒电压控制策略，将各个第一电压等级变压器的低压母线的电压分别设置为电压参考值。
可选地，由各个电压无功控制子站分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对所负责的风电机组进行无功控制的步骤可包括：由各个电压无功控制子站分别根据接收到的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，通过PI控制策略对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
可选地，电压无功控制主站可被安装在所述风电场群的汇流升压站，SVG可被安装在所述风电场群中的每个风电场的第一电压等级变压器的低压侧，电压无功控制子站可被安装在所述风电场群中的每个风电场的升压站。
可选地，第一电压等级变压器低压母线可以是33KV母线或者35KV母线，第一电压等级变压器可以是33KV/132KV变压器、35KV/132KV变压器、33KV/110KV变压器、35KV/110KV变压器之一，第二电压等级变压器低压母线可以是500KV母线，第二电压等级变压器可以是132KV/500KV变压器或者110KV/500KV，并网点可以是500KV并网点。
根据本公开的示例性实施例，提供一种风电场群集中并网的无功控制装置，所述无功控制装置包括：计算单元，被配置为根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值；和发送单元，被配置为将计算出的各个电压参考值分别发送到相应的静态无功发生器SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站，其中，由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
根据本公开的示例性实施例，提供一种风电场群集中并网的无功控制系统，所述无功控制系统包括：电压无功控制主站；至少一个SVG；至少一个电压无功控制子站；其中，电压无功控制主站被配置为：根据调度指令计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到所述至少一个SVG中相应的SVG，并且将计算出的各个无功功率参考值分别发送到所述至少一个电压无功控制子站中相应的电压无功控制子站，所述至少一个SVG和所述至少一个电压无功控制子站被配置为：分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
可选地，所述风电场群包括汇流升压站和至少一个风电场，汇流升压站与电压无功控制主站连接，每个风电场包括升压站和至少一台风力发电机组，每个风电场通过第一电压等级变压器低压母线、第一电压等级变压器、第二电压等级变压器低压母线、第二电压等级变压器连接到并网点，每个第一电压等级变压器的低压侧与一个静态无功发生器SVG连接，第一电压等级变压器的高压侧通过第二电压等级变压器低压母线连接到第二电压等级变压器的低压侧，第二电压等级变压器的高压侧连接到并网点，每个风电场的升压站与一个电压无功控制子站连接。
可选地，所述至少一个SVG可被配置为：分别通过根据接收到的电压参考值调节所述风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对所述风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制；所述至少一个电压无功控制子站被配置为：分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
可选地，随着所述至少一个电压无功控制子站输出的无功功率增大到无功功率参考值，所述至少一个SVG可相应地将输出的无功功率从与电压参考值相应的无功功率值减小到零。
可选地，电压无功控制主站可被配置为：获取第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数；通过基于第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，执行第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的正向潮流计算和反向潮流计算，获得第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值；通过Droop公式基于每个第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率计算每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
可选地，所述电路参数可包括：所述风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率、并网点电压。
可选地，第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值可以是通过对第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻和电抗进行等值计算而得到的。
可选地，所述至少一个SVG可被配置为：由各个SVG根据恒电压控制策略，将各个第一电压等级变压器的低压母线的电压分别设置为电压参考值。
可选地，所述至少一个电压无功控制子站可被配置为：由各个电压无功控制子站分别根据接收到的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，通过PI控制策略对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
可选地，电压无功控制主站可被安装在所述风电场群的汇流升压站，所述至少一个SVG可被安装在所述风电场群中的每个风电场的第一电压等级变压器的低压侧，所述至少一个电压无功控制子站可被安装在所述风电场群中的每个风电场的升压站。
可选地，第一电压等级变压器低压母线可以是33KV母线或者35KV母线，第一电压等级变压器可以是33KV/132KV变压器、35KV/132KV变压器、33KV/110KV变压器、35KV/110KV变压器之一，第二电压等级变压器低压母线可以是500KV母线，第二电压等级变压器可以是132KV/500KV变压器或者110KV/500KV，并网点是500KV并网点。
根据本公开的示例性实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法。
根据本公开的示例性实施例，提供一种计算装置，包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法。
根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统，通过由电压无功控制主站根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，并且将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站；由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站，从而实现了消除不同风电场之间的无功环流，并且以最快速度满足电网调压要求、以最大的无功裕度应对电网扰动或紧急事故。
将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本公开的示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出大型多风电场群集中并网主接线示意图；
图2示出根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法的流程图；
图3示出根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制装置的框图；
图4示出根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制系统的示意图；
图5示出根据本公开的示例性实施例的计算装置的示意图。
具体实施方式
现将详细参照本公开的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本公开。
图1所示为大型多风电场群集中并网主接线示意图，该风电场群中有5个风电场，分别为：南部South(132.5MW)、东部East(150MW)、西部West1(72.5MW)、西部West2(122.5MW)和北部North(52.5MW)，每个风电场装机容量均大于标准容量49.5MW的风电场，这5个风电场，风电机组出口690V电压后经过箱变升压到33KV，后经过几公里的传输线路送到风电场各自升压站，经33KV/132KV变压器升压，常规风电场均在该电压等级并网，但大型多风电场场群是将多个风电场升压至132KV后，再经过长距离架空线，最终在上级升压站汇流，并经132KV/500KV变压器升压后，统一并网，接入电网。
大型多风电场群与传统风电场之间具有以下区别：
1、并网电压等级多，690V——33KV(或者35KV)——132KV(或者110KV)——220KV/500KV；
2、无功电源多，包括多台电容器组、多台SVG、多台变压器，均在3台以上；
3、风电机组数量多，大多数在50台以上；
4、电气接线复杂，输电线路距离长。
SVG具有响应速度快、调整精度高的特点，对风电场的无功功率平衡起到了积极有效的作用，但是SVG建设的费用随着其无功能力的增大而增加，存在造价高、损耗大和稳定性差的缺陷。
而直驱式风电机组具有发出/吸收无功的能力，一般具有不低于额定装机容量30％的无功能力，但是，由于多风电机组场群控制配合的原因，响应速度较慢，无功环流、多风电场协调困难等问题。因此，充分利用直驱式风电机组的无功能力，一方面降低风电场在初始投资建设期间的SVG的费用，另一方面，可以在风电场投入运行后，最大限度的提供风电场的无功裕度。
因此，为了更好的协调无功电源，充分发挥风电机组无功能力，以及SVG快速响应能力，针对大型多风电场群并网中存在的多风电场多无功电源协调难度大的问题，本公开提出了一种新的大型多风电场集中并网分层分区无功电压控制装置，充分考虑SVG、风电机组的无功能力的优劣势，采用分层分区无功电压控制方法，由无功电压主站进行统一协调计算，通过控制SVG进行快速调压响应，以最快速度满足电网调压要求以及应对电网扰动或紧急事故，通过控制无功电压子站来控制风电机组进行全部需求无功的输出，消除不同风电场之间的无功环流，逐步置换出SVG的无功能力，使得SVG可继续备用，以最大的无功裕度应对电网扰动或紧急事故。
图2示出根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法的流程图。
在本公开的示例性实施例中，所述风电场群包括汇流升压站和至少一个风电场，汇流升压站与电压无功控制主站连接，每个风电场包括升压站和至少一台风力发电机组，每个风电场通过第一电压等级变压器低压母线、第一电压等级变压器、第二电压等级变压器低压母线、第二电压等级变压器连接到并网点，每个第一电压等级变压器的低压侧与一个静态无功发生器SVG连接，第一电压等级变压器的高压侧通过第二电压等级变压器低压母线连接到第二电压等级变压器的低压侧，第二电压等级变压器的高压侧连接到并网点，每个风电场的升压站与一个电压无功控制子站连接。在本公开的示例性实施例中，第一电压等级变压器低压母线是33KV母线或者35KV母线，第一电压等级变压器是33KV/132KV变压器、35KV/132KV变压器、33KV/110KV变压器、35KV/110KV变压器之一，第二电压等级变压器低压母线是500KV母线，第二电压等级变压器是132KV/500KV变压器或者110KV/500KV，并网点是500KV并网点。
由于大型风电场集群的每台风力发电机距离并网点的传输线路长度存在巨大差异，不同位置的风力发电机端口电压环境不同，产生的技术难题在于，不同位置的风力发电机的机端电压差距过大，在同一个风电场内部，可能出现某个位置的机组频繁进入高电压穿越、低电压穿越的现象。
基于图2所示的控制策略，能够计算风电场群内不同电压等级的集电线路、变压器和风电场内集电线路对单一风力发电机端口电压环境的影响，为多个风电场提供统一协调控制；能够消除风电场群内不同风电场之间的无功环流。
参照图2，在步骤S201，由电压无功控制主站根据调度指令，计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
在本公开的示例性实施例中，在计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值时，可首先获取第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，然后通过基于第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，执行第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的正向潮流计算和反向潮流计算，获得第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值，并且通过Droop公式基于每个第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率计算每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
在本公开的示例性实施例中，电路参数可包括：风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率、并网点电压。
在本公开的示例性实施例中，第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值是通过对第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻和电抗进行等值计算而得到的。
在本公开的示例性实施例中，在执行第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的正向潮流计算和反向潮流计算时，可首先基于风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率，依次从第一变压器低压侧开始往并网点正向计算各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，并且基于正向计算出的各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，计算并网点电压、电网系统有功功率、无功功率和电压。然后，基于风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、电网系统的设置电压、计算出的电网系统有功功率、无功功率，依次从并网点开始往第一电压等级变压器低压侧反向计算各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，并且基于反向计算出的各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，计算第一电压等级变压器低压侧的当前有功功率、当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值。
在本公开的示例性实施例中，在计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值时，可首先判断计算出的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值是否大于预设的上限或小于预设的下限，当计算出的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值大于预设的上限或小于预设的下限时，将预设的上限或预设的下限作为第一变压器低压侧的无功功率参考值。
在本公开的示例性实施例中，在计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值时，还可首先判断风电场群的所有节点的电压是否都处于预设范围，当风电场群的所有节点的电压不是都处于预设范围时，将通过Droop公式计算出的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值作为各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率，并且重新计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，然后当风电场群的所有节点的电压都处于预设范围时，判断并网点电压与调度指令中指示的调度电压之间的偏差是否满足预设的偏差要求，当并网点电压与调度指令中指示的调度电压之间的偏差不满足预设的偏差要求时，将通过Droop公式计算出的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值作为各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率，并且重新计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
具体来说，电压无功控制主站被安装在汇流升压站。电压无功控制主站41主要负责根据调度指令、或者电压扰动引起的并网点电压波动，通过控制汇流升压站电容器组投切、各电压无功控制子站、各SVG，以保证并网点电压快速稳定以及及时响应调度指令。电压无功控制主站的控制范围为500KV母线到33KV母线，例如，图1中#1～#4变压器低压侧至500KV BUS2范围。电压无功控制主站的控制变量为SVG和电压无功控制子站。
电压无功控制主站可通过以下步骤计算33KV/132KV变压器低压侧的无功功率参考值以及33KV母线的电压参考值。
步骤1)、根据公式1和公式2计算33KV母线至500KV母线分区内各线路电阻RL、电抗XL。
RL＝r1×l 公式1
XL＝x1×l 公式2
步骤2)、根据公式3和公式4计算各33KV/132KV变压器电阻RT、电抗XT、以及132KV/500KV变压器电阻RT、电抗XT。
Figure BDA0002434010060000111
Figure BDA0002434010060000112
步骤3)、对33KV母线至500KV母线分区内各线路、变压器的电阻RL、电抗XL进行等值计算，得到以平均电压为基准电压的近似法标么值，从而将不同电压等级下的设备等值为同一电压等级下参数，忽略变压器变比对电压的影响。
步骤4)、采集各33KV母线电压、33KV/132KV变压器低压侧的有功功率和无功功率。
步骤5)、采集500KV并网点当前电压以及电压调度指令
步骤6)、在辐射网状态下，根据公式5～公式10，依次从33KV/132KV变压器低压侧开始，往500KV并网点计算每一段线路或变压器的电压损耗、有功损耗、无功损耗。按照33KV母线至500KV母线分区内潮流方向，分段依次计算，最终可计算得出500KV并网点电压值、电网系统(500KV BUS1)的有功功率、无功功率、电压。
Figure BDA0002434010060000121
Figure BDA0002434010060000122
Figure BDA0002434010060000123
P2＝P1-ΔP 公式8
Q2＝Q1-ΔQ 公式9
U2＝U1-ΔU 公式10
这里，P1、Q1、U1分别表示线路或变压器潮流输入侧的有功功率、无功功率、电压；P2、Q2、U2分别表示线路或变压器潮流输出侧的有功功率、无功功率、电压；R、X分别表示线路或者变压器的电阻、电抗。
步骤7)根据设定的电网系统电压、以及步骤6)计算得到的电网系统(500KV BUS1)的有功功率、无功功率，根据公式11～公式16，按照潮流反方向计算，最终可计算得到33KV/132KV变压器低压侧的有功功率、无功功率、33KV母线电压。
Figure BDA0002434010060000124
Figure BDA0002434010060000131
Figure BDA0002434010060000132
P1＝P2+ΔP 公式14
Q1＝Q2+ΔQ 公式15
U1＝U2+ΔU 公式16
这里，P1、Q1、U1分别表示线路或变压器潮流输入侧的有功功率、无功功率、电压；P2、Q2、U2分别表示线路或变压器潮流输出侧的有功功率、无功功率、电压；R、X分别表示线路或者变压器的电阻、电抗。
步骤8)采用Droop公式(公式17)更新33KV/132KV变压器低压侧的无功功率，并判断无功功率是否越上下限，如果越限，取上下限幅值。
Qnew＝Q0+k(Ub-U) 公式17
这里，Qnew表示新的33KV/132KV变压器低压侧无功功率；Q0表示当前33KV/132KV变压器低压侧无功功率；Ub表示调度电压；U表示当前并网点电压；k表示Droop系数，需进行设定。
步骤9)判断是否各节点电压均合格，若合格则进行步骤10)，若不合格，则将步骤8)得到的33KV/132KV变压器低压侧的无功功率作为33KV/132KV变压器潮流输入侧的无功功率，并且返回步骤6)。
步骤10)判断并网点电压与调度电压偏差是否满足要求，若满足，则将步骤8)中计算得到的33KV/132KV变压器低压侧的无功功率和33KV母线输入侧的电压分别作为33KV/132KV变压器低压侧的无功功率参考值和33KV母线的电压参考值，若不满足，则将步骤8)得到的33KV/132KV变压器低压侧的无功功率作为33KV/132KV变压器潮流输入侧的无功功率，并且返回步骤6)。
在步骤S202，由电压无功控制主站将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站。
在本公开的示例性实施例中，电压无功控制主站被安装在风电场群的汇流升压站，SVG被安装在风电场群中的每个风电场的第一电压等级变压器的低压侧，电压无功控制子站被安装在风电场群中的每个风电场的升压站。
在步骤S203，由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对风电场群中的各个风电场进行无功控制。
在本公开的示例性实施例中，在由各个SVG分别通过根据接收到的电压参考值调节风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制时，各个SVG可根据恒电压控制策略，将各个第一电压等级变压器的低压母线的电压分别设置为电压参考值。
在本公开的示例性实施例中，在由各个电压无功控制子站分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对所负责的风电机组进行无功控制时，各个电压无功控制子站可分别根据接收到的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，通过PI控制策略对风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
在本公开的示例性实施例中，在由各个SVG对风电场群中的各个风电场进行无功控制时，各个SVG可分别通过根据接收到的电压参考值调节风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制。在由各个电压无功控制子站对风电场群中的各个风电场进行无功控制时，各个电压无功控制子站可分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
在本公开的示例性实施例中，在协同地对风电场群中的各个风电场进行无功控制时，随着各个电压无功控制子站输出的无功功率增大到无功功率参考值，各个SVG可相应地将输出的无功功率从与电压参考值相应的无功功率值减小到零。
具体来说，电压无功控制子站被安装在各风电场升压站。电压无功控制子站，主要负责根据电压无功控制主站下发的无功指令，通过控制电压无功控制子站所负责的风电场范围内风电机组的无功出力，来满足主站下发的无功指令。电压无功控制子站的控制范围为风电机组出口690KV母线到33KV母线。
由于风电场内部集电线路拓扑结构复杂、风电机组台数较多，准确计算各段线路电阻电抗、以及做简化等值难度较大，因此，电压无功控制子站采用传统PI控制。PI控制目标为：风电机组集电线在33KV/132KV变压器33KV侧总的无功功率等于电压无功控制主站下发的33KV/132KV变压器低压侧的无功功率参考值。
具体来说，风电场中SVG均安装在33KV/132KV变压器低压侧，SVG采用恒电压控制策略。恒电压控制目标为：33KV/132KV变压器低压母线的等于电压无功控制主站下发的33KV母线的电压参考值。
以上已经结合图2对根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法进行了描述。在下文中，将参照图3和图4对根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制装置、系统及其单元进行描述。
图3示出根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制装置的框图。在本公开的示例性实施例中，所述风电场群包括汇流升压站和至少一个风电场，汇流升压站与电压无功控制主站连接，每个风电场包括升压站和至少一台风力发电机组，每个风电场通过第一电压等级变压器低压母线、第一电压等级变压器、第二电压等级变压器低压母线、第二电压等级变压器连接到并网点，每个第一电压等级变压器的低压侧与一个静态无功发生器SVG连接，第一电压等级变压器的高压侧通过第二电压等级变压器低压母线连接到第二电压等级变压器的低压侧，第二电压等级变压器的高压侧连接到并网点，每个风电场的升压站与一个电压无功控制子站连接。
参照图3，无功控制装置包括计算单元31和发送单元32。
计算单元31被配置为根据调度指令，计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
发送单元32被配置为将计算出的各个电压参考值分别发送到相应的静态无功发生器SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站。
在本公开的示例性实施例中，由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对风电场群中的各个风电场进行无功控制。每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
关于计算单元31、发送单元32以及各个SVG和各个电压无功控制子站的详细描述可参照图2中的相应步骤的描述，在这里不再赘述。
图4示出根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制系统的示意图。在本公开的示例性实施例中，所述风电场群包括汇流升压站和至少一个风电场，汇流升压站与电压无功控制主站连接，每个风电场包括升压站和至少一台风力发电机组，每个风电场通过第一电压等级变压器低压母线、第一电压等级变压器、第二电压等级变压器低压母线、第二电压等级变压器连接到并网点，每个第一电压等级变压器的低压侧与一个静态无功发生器SVG连接，第一电压等级变压器的高压侧通过第二电压等级变压器低压母线连接到第二电压等级变压器的低压侧，第二电压等级变压器的高压侧连接到并网点，每个风电场的升压站与一个电压无功控制子站连接。在本公开的示例性实施例中，第一电压等级变压器低压母线是33KV母线或者35KV母线，第一电压等级变压器是33KV/132KV变压器、35KV/132KV变压器、33KV/110KV变压器、35KV/110KV变压器之一，第二电压等级变压器低压母线是500KV母线，第二电压等级变压器是132KV/500KV变压器或者110KV/500KV，并网点是500KV并网点。
参照图4，无功控制系统包括：电压无功控制主站41、至少一个SVG 42和至少一个电压无功控制子站43。
电压无功控制主站41被配置为：根据调度指令计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到所述至少一个SVG中相应的SVG，并且将计算出的各个无功功率参考值分别发送到所述至少一个电压无功控制子站中相应的电压无功控制子站。
在本公开的示例性实施例中，每个第一电压等级变压器低压母线可对应一个SVG，每个第一电压等级变压器可对应一个电压无功控制子站。
在本公开的示例性实施例中，电压无功控制主站41可被配置为：首先获取第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，然后通过基于第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，执行第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的正向潮流计算和反向潮流计算，获得第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值，并且通过Droop公式基于每个第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率计算每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
在本公开的示例性实施例中，所述电路参数包括：风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率、并网点电压。
在本公开的示例性实施例中，第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值是通过对第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻和电抗进行等值计算而得到的。
在本公开的示例性实施例中，电压无功控制主站41可被配置为：首先基于风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率，依次从第一变压器低压侧开始往并网点正向计算各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，并且基于正向计算出的各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，计算并网点电压、电网系统有功功率、无功功率和电压，然后基于风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、电网系统的设置电压、计算出的电网系统有功功率、无功功率，依次从并网点开始往第一电压等级变压器低压侧反向计算各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，并且基于反向计算出的各个电压等级线路、各个第一电压等级变压器和各个第二电压等级变压器的电压损耗、有功损耗和无功损耗，计算第一电压等级变压器低压侧的当前有功功率、当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值。
在本公开的示例性实施例中，电压无功控制主站41还可被配置为：首先判断计算出的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值是否大于预设的上限或小于预设的下限，然后当计算出的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值大于预设的上限或小于预设的下限时，将预设的上限或预设的下限作为第一变压器低压侧的无功功率参考值。
在本公开的示例性实施例中，电压无功控制主站41还可被配置为：首先判断风电场群的所有节点的电压是否都处于预设范围，然后当风电场群的所有节点的电压不是都处于预设范围时，将通过Droop公式计算出的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值作为各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率，并且重新计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，当风电场群的所有节点的电压都处于预设范围时，判断并网点电压与调度指令中指示的调度电压之间的偏差是否满足预设的偏差要求，当并网点电压与调度指令中指示的调度电压之间的偏差不满足预设的偏差要求时，将通过Droop公式计算出的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值作为各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率，并且重新计算风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
具体来说，电压无功控制主站41被安装在汇流升压站。电压无功控制主站41主要负责根据调度指令、或者电压扰动引起的并网点电压波动，通过控制汇流升压站电容器组投切、各电压无功控制子站、各SVG，以保证并网点电压快速稳定以及及时响应调度指令。电压无功控制主站41的控制范围为500KV母线到33KV母线，例如，图1中#1～#4变压器低压侧至500KV BUS2范围。电压无功控制主站41的控制变量为所述至少一个SVG 42和所述至少一个电压无功控制子站43。
所述至少一个SVG 42和所述至少一个电压无功控制子站43被配置为：分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对风电场群中的各个风电场进行无功控制。
在本公开的示例性实施例中，所述至少一个SVG 42可被配置为：分别通过根据接收到的电压参考值调节风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制。
在本公开的示例性实施例中，所述至少一个电压无功控制子站43可被配置为：分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
在本公开的示例性实施例中，随着所述至少一个电压无功控制子站43输出的无功功率增大到无功功率参考值，所述至少一个SVG 42相应地将输出的无功功率从与电压参考值相应的无功功率值减小到零。
在本公开的示例性实施例中，所述至少一个SVG 42可被配置为：由各个SVG根据恒电压控制策略，将各个第一电压等级变压器的低压母线的电压分别设置为电压参考值。
在本公开的示例性实施例中，所述至少一个电压无功控制子站43可被配置为：由各个电压无功控制子站分别根据接收到的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，通过PI控制策略对风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
在本公开的示例性实施例中，电压无功控制主站41可被安装在风电场群的汇流升压站，所述至少一个SVG 42可被安装在风电场群中的每个风电场的第一电压等级变压器的低压侧，所述至少一个电压无功控制子站43可被安装在风电场群中的每个风电场的升压站。
由于SVG具有响应速度快、调整精度高的特点，对风电场的无功功率平衡起到了积极有效的作用，但是SVG建设的费用随着其无功能力的增大而增加，存在造价高、损耗大和稳定性差的缺陷。而风电机组(例如，直驱式风电机组)具有发出/吸收无功的能力，一般具有不低于额定装机容量30％的无功能力，但是，由于多风电机组场群控制配合的原因，响应速度较慢，因此，充分利用风电机组(例如，直驱式风电机组)的无功能力，一方面降低风电场在初始投资建设期间的SVG的费用，另一方面，可以在风电场投入运行后，最大限度的提供风电场的无功裕度。
因此，电压无功控制主站41充分考虑SVG 42、风电机组的无功能力的优劣势，采用由SVG 42进行快速调压响应，以最快速度满足电网调压要求以及应对电网扰动或紧急事故，然后由风电机组进行全部需求无功的输出，逐步置换出SVG 42的无功能力，使得SVG 42可继续备用，以最大的无功裕度应对电网扰动或紧急事故。
具体来说，电压无功控制子站43被安装在各风电场升压站。电压无功控制子站43，主要负责根据电压无功控制主站41下发的无功指令，通过控制电压无功控制子站43所负责的风电场范围内风电机组的无功出力，来满足主站下发的无功指令。电压无功控制子站43的控制范围为风电机组出口690KV母线到33KV母线。
由于风电场内部集电线路拓扑结构复杂、风电机组台数较多，准确计算各段线路电阻电抗、以及做简化等值难度较大，因此，电压无功控制子站43采用传统PI控制。PI控制目标为：风电机组集电线在33KV/132KV变压器33KV侧总的无功功率等于电压无功控制主站41下发的33KV/132KV变压器低压侧的无功功率参考值。
具体来说，风电场中SVG 42被安装在33KV/132KV变压器低压侧，SVG采42用恒电压控制策略。恒电压控制目标为：33KV/132KV变压器低压母线的等于电压无功控制主站41下发的33KV母线的电压参考值。
此外，根据本公开的示例性实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法。
在本公开的示例性实施例中，所述计算机可读存储介质可承载有一个或者多个程序，当所述计算机程序被执行时可实现以下步骤：由电压无功控制主站根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，并且将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站；由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储计算机程序的有形介质，该计算机程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以包含在任意装置中；也可以单独存在，而未装配入该装置中。
以上已经结合图3和图4对根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制装置及系统进行了描述。接下来，结合图5对根据本公开的示例性实施例的计算装置进行描述。
图5示出根据本公开的示例性实施例的计算装置的示意图。
参照图5，根据本公开的示例性实施例的计算装置5，包括存储器51和处理器52，所述存储器51上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器52执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法。
在本公开的示例性实施例中，当所述计算机程序被处理器52执行时，可实现以下步骤：由电压无功控制主站根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，并且将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站；由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
图5示出的计算装置仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
以上已参照图1至图5描述了根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统。然而，应该理解的是：图3和图4中所示的风电场群集中并网的无功控制装置及其单元可分别被配置为执行特定功能的软件、硬件、固件或上述项的任意组合，图5中所示的计算装置并不限于包括以上示出的组件，而是可根据需要增加或删除一些组件，并且以上组件也可被组合。
根据本公开的示例性实施例的风电场群集中并网的无功控制方法、装置及系统，通过由电压无功控制主站根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，并且将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站；由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站，从而实现了以最快速度满足电网调压要求、以最大的无功裕度应对电网扰动或紧急事故。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本公开，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (25)

1.一种风电场群集中并网的无功控制方法，其特征在于，所述无功控制方法包括：
由电压无功控制主站根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，并且将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到相应的SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站；
由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，
其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
2.根据权利要求1所述的无功控制方法，其特征在于，
所述风电场群包括汇流升压站和至少两个风电场，汇流升压站与所述至少两个风电场连接，并且汇流升压站与电压无功控制主站连接，每个风电场包括升压站和至少一台风力发电机组，每个风电场通过第一电压等级变压器低压母线、第一电压等级变压器、第二电压等级变压器低压母线、第二电压等级变压器连接到并网点，每个第一电压等级变压器的低压侧与一个静态无功发生器SVG连接，第一电压等级变压器的高压侧通过第二电压等级变压器低压母线连接到第二电压等级变压器的低压侧，第二电压等级变压器的高压侧连接到并网点，并网点与汇流升压站连接，每个风电场的升压站与一个电压无功控制子站连接。
3.根据权利要求2所述的无功控制方法，其特征在于，
由各个SVG对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制的步骤包括：由各个SVG分别通过根据接收到的电压参考值调节所述风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对所述风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制；
由各个电压无功控制子站对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制的步骤包括：由各个电压无功控制子站分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
4.根据权利要求2所述的无功控制方法，其特征在于，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制的步骤包括：
随着各个电压无功控制子站输出的无功功率增大到无功功率参考值，各个SVG相应地将输出的无功功率从与电压参考值相应的无功功率值减小到零。
5.根据权利要求2所述的无功控制方法，其特征在于，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值的步骤包括：
获取第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数；
通过基于第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，执行第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的正向潮流计算和反向潮流计算，获得第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值；
通过Droop公式基于每个第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率计算每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
6.根据权利要求5所述的无功控制方法，其特征在于，所述电路参数包括：所述风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率、并网点电压。
7.根据权利要求6所述的无功控制方法，其特征在于，第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值是通过对第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻和电抗进行等值计算而得到的。
8.根据权利要求2所述的无功控制方法，其特征在于，由各个SVG分别通过根据接收到的电压参考值调节所述风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对所述风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制的步骤包括：
由各个SVG根据恒电压控制策略，将各个第一电压等级变压器的低压母线的电压分别设置为电压参考值。
9.根据权利要求2所述的无功控制方法，其特征在于，由各个电压无功控制子站分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对所负责的风电机组进行无功控制的步骤包括：
由各个电压无功控制子站分别根据接收到的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，通过PI控制策略对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
10.根据权利要求2所述的无功控制方法，其特征在于，
电压无功控制主站被安装在所述风电场群的汇流升压站，
SVG被安装在所述风电场群中的每个风电场的第一电压等级变压器的低压侧，
电压无功控制子站被安装在所述风电场群中的每个风电场的升压站。
11.根据权利要求2所述的无功控制方法，其特征在于，第一电压等级变压器低压母线是33KV母线或者35KV母线，第一电压等级变压器是33KV/132KV变压器、35KV/132KV变压器、33KV/110KV变压器、35KV/110KV变压器之一，第二电压等级变压器低压母线是500KV母线，第二电压等级变压器是132KV/500KV变压器或者110KV/500KV，并网点是500KV并网点。
12.一种风电场群集中并网的无功控制装置，其特征在于，所述无功控制装置包括：
计算单元，被配置为根据调度指令，计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值；和
发送单元，被配置为将计算出的各个电压参考值分别发送到相应的静态无功发生器SVG，将计算出的各个无功功率参考值分别发送到相应的电压无功控制子站，
其中，由各个SVG和各个电压无功控制子站分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，
其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
13.一种风电场群集中并网的无功控制系统，其特征在于，所述无功控制系统包括：
电压无功控制主站；
至少一个SVG；
至少一个电压无功控制子站；
其中，电压无功控制主站被配置为：根据调度指令计算所述风电场群的每个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值和每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，将计算出的各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值分别发送到所述至少一个SVG中相应的SVG，并且将计算出的各个无功功率参考值分别发送到所述至少一个电压无功控制子站中相应的电压无功控制子站，
所述至少一个SVG和所述至少一个电压无功控制子站被配置为：分别根据接收到的电压参考值和无功功率参考值，协同地对所述风电场群中的各个风电场进行无功控制，
其中，每个第一电压等级变压器低压母线对应一个SVG，每个第一电压等级变压器对应一个电压无功控制子站。
14.根据权利要求13所述的无功控制系统，其特征在于，
所述风电场群包括汇流升压站和至少两个风电场，汇流升压站与所述至少两个风电场连接，并且汇流升压站与电压无功控制主站连接，每个风电场包括升压站和至少一台风力发电机组，每个风电场通过第一电压等级变压器低压母线、第一电压等级变压器、第二电压等级变压器低压母线、第二电压等级变压器连接到并网点，每个第一电压等级变压器的低压侧与一个静态无功发生器SVG连接，第一电压等级变压器的高压侧通过第二电压等级变压器低压母线连接到第二电压等级变压器的低压侧，第二电压等级变压器的高压侧连接到并网点，并网点与汇流升压站连接，每个风电场的升压站与一个电压无功控制子站连接。
15.根据权利要求14所述的无功控制系统，其特征在于，
所述至少一个SVG被配置为：分别通过根据接收到的电压参考值调节所述风电场群中相应的风电场的第一电压等级变压器低压母线的电压来对所述风电场群中相应的风电场中的风电机组进行无功控制；
所述至少一个电压无功控制子站被配置为：分别根据接收到的第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
16.根据权利要求14所述的无功控制系统，其特征在于，随着所述至少一个电压无功控制子站输出的无功功率增大到无功功率参考值，所述至少一个SVG相应地将输出的无功功率从与电压参考值相应的无功功率值减小到零。
17.根据权利要求14所述的无功控制系统，其特征在于，电压无功控制主站被配置为：
获取第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数；
通过基于第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的电路参数，执行第一电压等级变压器低压侧至并网点之间的正向潮流计算和反向潮流计算，获得第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率和第一电压等级变压器低压母线的电压参考值；
通过Droop公式基于每个第一电压等级变压器低压侧的当前无功功率计算每个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值。
18.根据权利要求17所述的无功控制系统，其特征在于，所述电路参数包括：所述风电场群的第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值、各个第一电压等级变压器低压母线的电压参考值、各个第一电压等级变压器低压侧的有功功率和无功功率、并网点电压。
19.根据权利要求18所述的无功控制系统，其特征在于，第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻的近似法标么值和电抗的近似法标么值是通过对第一电压等级变压器低压母线至第二电压等级变压器低压母线分区内各个线路、各个第一电压等级变压器以及各个第二电压等级变压器的电阻和电抗进行等值计算而得到的。
20.根据权利要求14所述的无功控制系统，其特征在于，所述至少一个SVG被配置为：
由各个SVG根据恒电压控制策略，将各个第一电压等级变压器的低压母线的电压分别设置为电压参考值。
21.根据权利要求14所述的无功控制系统，其特征在于，所述至少一个电压无功控制子站被配置为：
由各个电压无功控制子站分别根据接收到的各个第一电压等级变压器低压侧的无功功率参考值，通过PI控制策略对所述风电场群中相应的风电场的风电机组进行无功控制。
22.根据权利要求14所述的无功控制系统，其特征在于，
电压无功控制主站被安装在所述风电场群的汇流升压站，
所述至少一个SVG被安装在所述风电场群中的每个风电场的第一电压等级变压器的低压侧，
所述至少一个电压无功控制子站被安装在所述风电场群中的每个风电场的升压站。
23.根据权利要求14所述的无功控制系统，其特征在于，第一电压等级变压器低压母线是33KV母线或者35KV母线，第一电压等级变压器是33KV/132KV变压器、35KV/132KV变压器、33KV/110KV变压器、35KV/110KV变压器之一，第二电压等级变压器低压母线是500KV母线，第二电压等级变压器是132KV/500KV变压器或者110KV/500KV，并网点是500KV并网点。
24.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至11中任一项所述的无功控制方法。
25.一种计算装置，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至11中任一项所述的无功控制方法。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102195294A (zh) * 2011-05-16 2011-09-21 中电普瑞科技有限公司 一种风电场无功综合优化控制方法
CN102868178A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 北京金风科创风电设备有限公司 风电场电压自动控制系统中提高并网暂态稳定性的方法
CN102882229A (zh) * 2012-09-21 2013-01-16 北京金风科创风电设备有限公司 风电场动态电压自动控制系统
CN104600708A (zh) * 2015-01-16 2015-05-06 云南电网有限责任公司电力科学研究院 含svg的风电场自动电压控制分配方法
US20150357818A1 (en) * 2013-04-18 2015-12-10 State Grid Corporation Of China Optimal control method for reactive voltage of wind power and photovoltaic power centralized grid connection
CN105356477A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 国家电网公司 一种大型风电集群及其送出通道的无功电压综合控制方法
CN105375513A (zh) * 2015-11-06 2016-03-02 国家电网公司 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
CN105762838A (zh) * 2016-05-13 2016-07-13 国电南瑞科技股份有限公司 一种风电集群无功电压多目标控制方法
CN106340902A (zh) * 2016-09-28 2017-01-18 国家电网公司 一种消除光伏发电站svg与集电线无功环流的调节方法
CN107465198A (zh) * 2017-08-02 2017-12-12 许继集团有限公司 一种风电场自动电压控制方法及系统
CN107785909A (zh) * 2016-08-24 2018-03-09 成都阜特科技股份有限公司 一种风电场无功电压协调控制方法
WO2018107775A1 (zh) * 2016-12-12 2018-06-21 北京金风科创风电设备有限公司 用于风电场的控制方法、装置和风力发电系统
CN108964070A (zh) * 2018-06-14 2018-12-07 中国电力科学研究院有限公司 一种大规模风电基地无功电压控制方法及系统
CN109617116A (zh) * 2018-12-03 2019-04-12 北京金风科创风电设备有限公司 风电场群阻抗分析方法、无功控制方法及装置和发电系统
CN110299712A (zh) * 2019-07-30 2019-10-01 华北电力大学 一种直驱风机次同步振荡的控制方法及系统

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102195294A (zh) * 2011-05-16 2011-09-21 中电普瑞科技有限公司 一种风电场无功综合优化控制方法
CN102868178A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 北京金风科创风电设备有限公司 风电场电压自动控制系统中提高并网暂态稳定性的方法
CN102882229A (zh) * 2012-09-21 2013-01-16 北京金风科创风电设备有限公司 风电场动态电压自动控制系统
US20150357818A1 (en) * 2013-04-18 2015-12-10 State Grid Corporation Of China Optimal control method for reactive voltage of wind power and photovoltaic power centralized grid connection
CN104600708A (zh) * 2015-01-16 2015-05-06 云南电网有限责任公司电力科学研究院 含svg的风电场自动电压控制分配方法
CN105375513A (zh) * 2015-11-06 2016-03-02 国家电网公司 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
CN105356477A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 国家电网公司 一种大型风电集群及其送出通道的无功电压综合控制方法
CN105762838A (zh) * 2016-05-13 2016-07-13 国电南瑞科技股份有限公司 一种风电集群无功电压多目标控制方法
CN107785909A (zh) * 2016-08-24 2018-03-09 成都阜特科技股份有限公司 一种风电场无功电压协调控制方法
CN106340902A (zh) * 2016-09-28 2017-01-18 国家电网公司 一种消除光伏发电站svg与集电线无功环流的调节方法
WO2018107775A1 (zh) * 2016-12-12 2018-06-21 北京金风科创风电设备有限公司 用于风电场的控制方法、装置和风力发电系统
CN107465198A (zh) * 2017-08-02 2017-12-12 许继集团有限公司 一种风电场自动电压控制方法及系统
CN108964070A (zh) * 2018-06-14 2018-12-07 中国电力科学研究院有限公司 一种大规模风电基地无功电压控制方法及系统
CN109617116A (zh) * 2018-12-03 2019-04-12 北京金风科创风电设备有限公司 风电场群阻抗分析方法、无功控制方法及装置和发电系统
CN110299712A (zh) * 2019-07-30 2019-10-01 华北电力大学 一种直驱风机次同步振荡的控制方法及系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHENG WEI ET AL: "Research on application of SVG for reactive power control in wind farm", 《2012 POWER ENGINEERING AND AUTOMATION CONFERENCE》 *
张哲等: "基于分层模型预测控制的风电场电压协调控制策略", 《电力系统自动化》 *

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