一种新能源场站参与省地协调无功调节优化控制方法与流程

本发明涉及无功调节，尤其涉及一种新能源场站参与省地协调无功调节优化控制方法。

背景技术：

1、目前，随着大量新能源场站(包括光伏电站、风电场、储能站等)通过地区电网变电站接入电网，电网中省地协调关口的无功变化越来越大。传统的自动电压控制省地协调控制方案中只考虑地区电网变电站内的无功设备参与省地协调控制，由于通过地区电网并网的新能源场站无功波动比较大，造成地区电网变电站内的无功设备为了满足省地协调关口无功控制要求频繁动作，新能源场站的调节能力没有得到充分利用。传统的无功电压控制系统无法满足将地区电网并网的新能源场站参与省地协调控制的要求。

2、因此，随着电网规模的快速建设，以及电网自动电压控制系统的广泛应用，迫切需要解决有新能源并网的地区变电站参与省地协调时变电站无功设备频繁动作问题，以保证电网运行的安全性和经济性。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种新能源场站参与省地协调无功调节优化控制方法，实现了通过构建可增无功集合和可减无功集合并进行优化计算处理，生成无功调节指令进行无功调节，从而减少无功设备频繁动作次数，大大提高了电网运行的安全性。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、本技术第一方面提供了一种新能源场站参与省地协调无功调节优化控制方法，包括以下步骤：

4、s101、地调自动电压控制子系统采集省地协调关口内所有的变电站、新能源场站的可增无功数据信息和可减无功数据信息，并构建变电站、新能源场站的可增无功集合和可减无功集合；

5、s102、省调自动电压控制系统基于地调自动电压控制子系统传输的变电站、新能源场站的可增无功集合和可减无功集合进行优化计算处理，并生成省调无功调节指令；

6、s103、地调自动电压控制子系统基于省调自动电压控制系统传输的省调无功调节指令进行无功优化计算处理并生成地调调节指令；

7、s104、地调自动电压控制子系统传输地调调节指令至所属关口内所有的新能源场站和变电站，进行无功调节。

8、进一步的，地调自动电压控制子系统采集省地协调关口内所有的变电站、新能源场站的可增无功数据信息和可减无功数据信息，并构建变电站、新能源场站的可增无功集合和可减无功集合包括以下步骤：

9、基于变电站的可增无功数据信息构建变电站可增无功集合，基于变电站的可减无功数据信息构建变电站可减无功集合；

10、基于新能源场站的可增无功数据信息构建新能源场站可增无功集合，基于新能源场站的可减无功数据信息构建新能源场站可减无功集合；

11、基于变电站可增无功集合和新能源场站可增无功集合，构建省地协调关口总可增无功集合；

12、基于变电站可减无功集合和新能源场站可减无功集合，构建省地协调关口总可减无功集合。

13、进一步的，基于变电站可增无功集合和新能源场站可增无功集合，构建省地协调关口总可增无功集合包括以下步骤：

14、基于主变关口集合遍历变电站，将关口所属的变电站可增无功，累加到关口所属变电站可增无功集合；基于主变关口集合遍历新能源场站，将关口所属的新能源场站可增无功，累加到关口所属新能源场站可增无功集合；将关口所属变电站可增无功集合和关口所属新能源场站可增无功集合进行相加计算处理，得到关口所属总可增无功集合。

15、进一步的，基于变电站可减无功集合和新能源场站可减无功集合，构建省地协调关口总可减无功集合包括以下步骤：

16、基于主变关口集合遍历变电站，将关口所属的变电站可减无功，累加到关口所属变电站可减无功集合；基于主变关口集合遍历新能源场站，将关口所属的新能源场站可减无功，累加到关口所属新能源场站可减无功集合；将关口所属变电站可减无功集合和关口所属新能源场站可减无功集合进行相加计算处理，得到关口所属总可减无功集合。

17、进一步的，地调自动电压控制子系统基于省调自动电压控制系统传输的省调无功调节指令进行无功优化计算处理并生成地调调节指令包括以下步骤：

18、地调自动电压控制子系统接收省调自动电压控制系统传输的省调无功调节指令,并进行无功比较处理；

19、当省地协调关口实时无功qp大于省调下发的关口无功下限并且小于省调下发的关口无功上限时，以省地协调关口区域中枢母线电压为优化目标对新能源场站低压侧无功出力进行无功优化计算处理，其表达式如下所示：

20、

21、其中，δqg表示控制新能源场站低压侧无功出力的调节量，qg、和分别表示新能源场站当前无功、无功下限和无功上限，vp和分别表示区域中枢母线当前电压和设定电压，θg表示无功裕度向量，wp表示中枢母线电压调节权重，wq表示机组无功出力均衡调节权重，a表示标幺值转换系数，一般情况下，wp＝1,wq＝0.01。

22、当省地协调关口实时无功qp小于或等于省调下发的关口无功下限或者省地协调关口实时无功qp大于或等于省调下发的关口无功上限时，以省地协调关口区域中枢母线电压和省地协调关口无功为优化目标对新能源场站低压侧无功出力进行无功优化计算处理，其表达式如下所示：

23、

24、其中，δqp为省地协调关口无功调节量，qp表示省地协调关口实时无功，表示省调下发的关口无功上限，表示省调下发的关口无功下限，δqg表示控制新能源场站低压侧无功出力的调节量，θg表示无功裕度向量，vp和分别表示区域中枢母线当前电压和设定电压，wc表示关口无功目标调节权重，wp表示中枢母线电压调节权重，wq表示机组无功出力均衡调节权重，a表示标幺值转换系数，一般情况下，wc＝1,wp＝1,wq＝0.01。

25、基于无功优化计算处理结果生成地调调节指令。

26、进一步的，基于区域中枢母线电压的灵敏度矩阵、新能源区域关口的无功灵敏度矩阵、新能源场站高压侧母线电压的无功灵敏度矩阵和新能源场站低压侧无功出力的调节量构建无功优化模型的约束条件库，无功优化模型的约束条件库的表达式如下所示：

27、

28、其中，qg、和分别表示新能源场站当前无功、无功下限和无功上限，vp、和分别表示区域中枢母线当前电压、电压计划下限和计划上限，vh、和分别表示新能源场站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，qp、和分别表示新能源区域关口无功的当前值、下限值和上限值，和由省调自动电压控制系统实时下发，体现了对新能源汇集区无功调整的需求。

29、进一步的，基于区域中枢母线的当前电压调整量和区域中枢母线电压的灵敏度矩阵，以及所述新能源区域关口的无功调整量以及关口无功灵敏度矩阵，确定电厂低压侧总无功出力调整量；基于新能源场站高压侧母线电压的无功灵敏度矩阵和电厂低压侧总无功出力调整量，确定高压侧母线当前电压调整量。

30、进一步的，地调自动电压控制子系统传输地调调节指令至所属关口内所有的新能源场站和变电站，进行无功调节包括以下步骤：

31、地调自动电压控制子系统传输新能源场站调节指令至关口内的新能源场站，遍历所有的省地协调关口，计算出新能源场站需要调节的无功，当新能源场站可增或可减无功大于调节阈值时，调节新能源场站内相应的无功设备进行无功调节；

32、地调自动电压控制子系统传输变电站调节指令至变电站，遍历所有的省地协调关口，计算出变电站的需要调节无功，调节相应的无功设备进行无功调节。

33、本发明的有益效果：实现了通过构建可增无功集合和可减无功集合并进行优化计算处理，生成无功调节指令进行无功调节，从而减少变电站内无功设备动作次数，大大提高了电网运行的安全性。

34、通过将新能源场站的无功调节能力加入到省地协调控制中，提高了电力系统的无功稳定裕度，当关口中新能源场站无功调节能力比较大时，优先利用新能源场站的无功调节能力满足省地协调控制要求，减少了变电站内无功设备的动作次数；当关口中新能源场站的无功调节能力比较小时，调节变电站内的无功设备满足省地协调控制要求。大大保证了省地协调关口无功的分层分区就地平衡，保证了电网运行的安全性和经济性。