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申请/专利权人：国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司

摘要：本发明公开了一种无AVC主站的风电场电压控制方法，该方法包括根据风电场无功和并网点电压变化量的关系，建立独立运行的风电场AVC模型；基于独立运行的风电场AVC模型，构建变步长扰动观测方法，从而缩短并网点电压进入死区的时间，改善电压调节速度；根据各场站间的电压无功耦合关系，构建无功功率总出力约束，从而在保证调节速度的基础上改善无功不均衡现象，本发明通过变步长扰动观测方法使得无AVC主站的风电场站的并网点电压调节速度得到有效提升，能有效提高风电接入区域电压稳定性；在无功总量约束下能有效改善各风电场的无功出力不均衡，减少了风电场无功调节能力的浪费。

主权项：1.一种无AVC主站的风电场电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据风电场站无功和并网点电压变化量的关系，建立独立运行的风电场AVC模型；步骤2：基于独立运行的风电场AVC模型，构建变步长扰动观测方法，从而缩短并网点电压进入死区的时间，改善电压调节速度；步骤3：根据各场站间的电压无功耦合关系，构建无功功率总出力约束，从而在保证调节速度的基础上改善无功不均衡现象；所述步骤1：根据风电场站无功和并网点电压变化量的关系，建立独立运行的风电场AVC模型：独立运行的风电场AVC模型中，上级调度部门下发电压指令至各风电场站，各场站根据电压差和电压无功灵敏度计算无功功率差额，从而调整风电场内部的无功源出力，使得风电场并网点电压进入目标电压死区；各场站观测初始电压并获取电压指令和电压无功灵敏度，即可计算无功补偿量ΔQn，关系式可表示为： 式中，ΔUn为n*T时刻风电场并网点电压与目标电压的差值；Un为n*T时刻风电场并网点电压；T为风电场站的无功调节周期；n为风电场无功调节控制周期数；各风电场站进行电压调节时，AVC子站将计算的无功功率出力ΔQn按照分发比例Kn下发无功扰动指令ΔQ1n至无功源，关系式可表示为：ΔQ1n＝Kn*ΔQn2当控制周期n＝1时，由式1可根据初始电压和电压无功灵敏度计算无功功率初始缺额ΔQ1；再由式2可根据初始分发比例计算第一次的无功扰动指令ΔQ11；所述步骤2：基于独立运行的风电场AVC模型，构建变步长扰动观测方法，从而缩短并网点电压进入死区的时间，改善电压调节速度；在风电场电压控制过程中，变步长扰动观测法按照先扰动后观测的方式进行，扰动量为自身风电场的无功出力，观测量为风电场并网点电压实际值；每个控制周期进行一次扰动和一次观测，每次扰动引起的电压变化，需要在下一个控制周期的扰动前才能进行观测；假设自身风电场站无功调节周期为T，其他风电场的无功调节周期为T'T＜T'＜3T；在n*T时刻进行无功扰动后，观测n+1*T时刻风电场并网点电压Un+1，可以通过公式3计算n*T—n+1*T时间内的电压变化量ΔUn；ΔUn＝Un+1-Un3由于自身场站产生的无功出力已知，可通过对自身场站无功出力引起的电压变化量和实际电压变化量进行比较来判断其他场站是否在n*T—n+1*T时间内有无功出力，从而判断出其他风电场的无功调节周期；先将其他风电场的无功调节周期T'分为两种情况，如公式4所示： 可算得其它场站的无功出力引起的电压变化量ΔUT'n，计算公式可表示为：ΔUT'n＝ΔUn-ΔQ1n*S115若ΔUT'n＞0，则其它风电场的无功调节周期为T＜T'＜2T；若ΔUT'n≈0，则其它风电场的无功调节周期2T≤T'＜3T；1、当其它风电场的无功调节周期为T＜T'＜2T时：可通过估计法计算其它风电场站在第n个控制周期内的无功出力，根据电压变化量和近似的电压无功灵敏度计算出其它场站无功出力估计值ΔQmn，公式可表示为： 式中，S1m是场站间的电压无功灵敏度，这里使其近似于S11；在第n个控制周期内，自身风电场无功调节量ΔQ1n和其它风电场无功调节量ΔQmn在电压变化上的关系式可表示为：ΔUn＝ΔUTn+ΔUT'n＝S11*ΔQ1n+S1m*ΔQmn≈S11*{ΔQ1n+ΔQmn}7式中，ΔUn是第n个控制周期内并网点电压总变化量；ΔUTn是第n个控制周期内自身场站无功出力引起的电压变化量；ΔUT'n是第n个控制周期内其它场站无功出力引起的电压变化量；S11是自身场站电压无功灵敏度；S1m为场站间的电压无功灵敏度，这里使其近似于S11；因为无功出力大小对应着电压变化量的大小，自身场站无功出力引起的电压变化关系为： 式中，是第n个控制周期内自身场站无功出力占所有风电场总出力的比值，同时也是自身场站无功出力引起电压变化量占电压总变化量的比值；同时，其它风电场出力ΔQmn越大，会使得自身场站下一周期无功调节量大幅减少，而为使电压调节速度更快，即风电场并网点电压更快进入死区，需在下一周期增大自身无功出力比例，这时考虑其它场站无功出力影响因数λ1，使得能够按照其它场站无功出力引起的电压变化量占比对分发比例进行修正，从而改变下一控制周期的调节步长，以达到改善并网点电压调节速度的目的；λ1表达式为： 因此下一控制周期的分发比例计算公式可表示为： 2、当其它风电场的无功调节周期2T≤T'＜3T时：因为其它风电场的无功调节周期为2T≤T'＜3T，即在控制周期为n+1时才进行补偿，所以需要再进行一次扰动-观测过程才能评估其它场站的无功出力情况；首先，由式1计算得n+1*T时刻场站的无功出力ΔQn+1；再由式2可计算得n+1*T时刻场站按照分发比例Kn下发的扰动指令ΔQ1n+1；观测n+2*T时刻并网点电压Un+2,可得控制周期为n+1时该场站和其它场站无功出力引起的电压变化量ΔUn+1可表示为：ΔUn+1＝Un+2-Un+111计算其它场站的无功出力引起的电压变化量ΔUT'n+1，关系式可表示为：ΔUT'n+1＝ΔUn+1-ΔQ1n+1*S1112计算n+1*T时刻其它风电场站的无功出力估计值ΔQmn+1： 在n+1*T时刻，自身场站和其它场站同时产生无功出力时，自身场站无功调节量ΔQ1n+1和其它风电场无功调节量ΔQmn+1在电压变化上的关系式可表示为：ΔUn+1＝ΔUTn+1+ΔUT'n+1＝S11*ΔQ1n+1+S1m*ΔQmn+1≈S11*{ΔQ1n+1+ΔQmn+1}14因为无功出力大小对应着电压变化量的大小，自身场站无功出力引起的电压变化关系为： 式中，是第n+1个控制周期内自身场站无功出力占所有风电场总出力的比值，同时也是自身场站无功出力引起电压变化量占电压总变化量的比值；同理，考虑其它场站无功出力影响因数λ2，λ2表达式为： 因此下一控制周期的分发比例计算公式可表示为： 整理式10和式17得，分发比例计算公式可表示为： 根据以上扰动观测法的控制原理可得，每进行一次其它场站的无功出力估计，便会使风电场无功分发比例更新一次，从而通过改变无功调节步长，缩短并网点电压进入死区的时间，改善电压调节速度。

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