含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制

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1、第38卷第24期电力系统自动化Vo1．38No．242014年12月25日AutomationofElectricPowerSystemsDec．25。2O14DOI：10．7500／AEPS2O1405O30O3含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制王彬，郭庆来，李海峰。，孙宏斌，汤磊，张伯明(1．电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，清华大学，北京市100084；2．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市100084；3．国网江苏省电力公司。江苏省南京市210024)摘要：为应对规模

2、化风电接入对电网无功电压运行和控制的影响，结合现场实际，提出并实现了一种跨电压等级风电汇集区域风电场与传统电厂的无功电压协调控制方法。在控制中心内，研究并提出计及风功率波动和电网N一1安全约束的敏捷电压控制方法，该方法通过控制周期和控制模型的自适应调整，充分挖掘省调直控风电场的无功电压调节能力，抑制风电波动对电网电压的影响，保留足够的传统发电机动态无功储备。在控制中心间，研究并提出计及风电场调节能力的省地双向互动协调控制方法，通过地区电网内风电场与地调直控变电站的协调控制，发挥地调直控风电场的调节

3、能力，减少地调直控变电站的电容电抗器动作次数，通过省地双向互动协调，协调省地双方无功调节资源，支撑末端地区电网电压，提高电网整体运行的安全性和经济性。所研发的实际控制系统已在江苏电网应用，仿真运行和实际闲环结果证明了该方法的有效性。关键词：电力系统；风力发电；自动电压控制；协调控制0引言电网的发电厂和风电场归省调直控，而220kV变电站低压侧电容电抗器由地调调控，同时有部分风中国风电主要采用大规模集中接人的并网方电场接人llOkV电网并由地调调控，需要研究分式_]]，随着风电规模增大，风电汇集区域

4、无功电压问布于各电压等级的无功控制设备的相互配合问题，题日益显著，成为制约风电可靠消纳的重大瓶颈之抑制各级风电波动对电网电压的影响。[2]一。以江苏为例，在国内建设的千万千瓦级风电以支撑大规模风电集中接人为目标的风电自动基地中，江苏电网由于风电渗透率不高，网架结构较电压控制(w—AVC)技术。是当前研究热点，并取强，电源配置较合理，使得弃风现象并不严重[5]，但得一系列研究和应用成果_1。。其中，文献[12—16]由于风电主要集中于东部沿海地区，风电汇集区域研究了风电场内的AVC方法和系统实现。文

5、的电压安全问题突出，主要技术挑战如下。献[17]提出了大容量风电场接入后保证电网电压稳1)目前风电场电压合格率较低，大部分风电场定性的控制措施并仿真验证。文献[18—19]提出了未参加全网调压，风电场接人点及就近电网的电压兼顾风电接入地区电压／无功需求和保证电压稳定波动也较剧烈，单纯靠常规无功调节手段和传统自性的风电场无功控制方法并进行了实际系统算例分动电压控制(AVC)技术难以满足电压考核要求。析。文献Ego]提出了一种含风电场的电网电压控制2)显著区别于华北、西北、东北等典型的大风电分区方法并

6、仿真验证。文献[21]提出了一种综合动基地，江苏风电汇集区域内有具备AVC功能的常态无功响应能力的大规模风电场无功电压紧急控制规发电厂和变电站，如何协调常规发电机、风电机方法并进行了仿真验证。文献E22]提出了一种考虑组、电容电抗器、静态无功补偿器／静止无功发生器风电接人的两级分布控制架构，完成系统研发并在(SVc／sVG)等时间常数各异、空间广泛分布的多种张北地区电网实际应用。文献E23—24]提出了适用无功调节设备是重大挑战。于大型风电基地风电场群的多风电场协调控制方3)风电汇集区域调度关系复

7、杂，接入220kV法，并进行了实际系统仿真分析。通过国内外文献综述可知，目前相关研究主要聚焦于风电场如何参收稿日期：2O14-05-03；修回日期：2014—09—12。与电网无功电压优化控制以及风电场群内的多风电国家科技支撑计划资助项目(2013BAA02B01)；国家杰出青年科学基金资助项目(51025725)；新能源电力系统国家重点场间的协调控制。针对以江苏电网为代表的含传统实验室开放课题(LAPS13O¨O7)；国家自然科学基金资助项目电厂、变电站、风电场等多种无功手段的跨电压等级(512

8、77105)。风电汇集区域所面临的风电场与传统电厂／变电站48·学术研究·王彬，等含风电接人的省地双向互动协调无功电压控制之间如何协调，以及跨电压等级省级电网和地区电无功电压优化控制以及控制中心间省地协调控制方网之间如何协调等实际问题，目前尚未见有报道。法；④基于上述方法，研发实际系统并示范应用。针对上述实际问题，本文结合现场情况展开重1系统设计基本原理点研究，主要工作如下：①研究适用于跨电压等级风电接入的无功电压协调控制架构；②研究针对省级本文采用基于双向互动的“多级控制中心一风