应对大规模风电接入的张家口电网自动电压控制技术

【摘要】：在一定条件下,电力系统运行的安全性,以及其调度的经济性将受到电场集中的影响,大规模风电场的集中对其影响更是极其深远的。风电接入电网增加的风电接入容量与接入更高的电压等级使得电网受风电影响的范围更广,也使得风电接入后的电压控制问题日益突出。张家口地区电网目前已经接入220kV/110kV风电场40余座。本文在张家口地区电网自动电压控制(AVC)系统中实现了风电集中接入区域的自动电压控制,满足了大规模风电集中并网的电压控制要求。张家口地调AVC系统一方面包括了对地调调度管理的变电站进行自动电压控制,另一方面也包括了对接入地区电网的风电场进行自动电压控制,提出了分层控制的总体控制模式,通过在地调AVC系统中建设风电区域自动电压控制主站功能,以及在风电场建设自动电压控制子站,实现了对风电大规模集中接入区域的自动电压控制。由于大规模风电集中接入区域远离地区电网的负荷中心,并且也远离大型水火电厂,该区域的电压控制要求在不同风力情况对应的风电有功出力方式下有着显著不同。本文提出并实现了根据风电有功出力自动匹配风电区域电压可行域的技术：AVC系统实时监测风电区域的总有功发电,根据当前的总有功上网潮流动态确定区域内风电场和变电站母线的电压上下限值和控制目标值。风电场内的无功控制主要解决场内离散控制与连续控制的协调控制问题、快速调节手段和慢速调节手段之间的协调控制问题、多风机无功分配问题、风电场内部无功调节能力估算问题,从而实现风电场内部多种无功调节手段的协调控制。本文提出了风电场内部多种无功调节手段的协调控制要求,并在多个风电场的自动电压控制子站中实现。本研究实现了地调AVC主站和风电场AVC子站之间双向信息互动。风电场子站上送数据为各风电场当前时刻的无功控制能力,主站下发数据为各风电场接入点高压侧母线(PCC点)电压的设定目标。通过双向互动,在AVC系统中建立了风电场电压控制的等值模型,并根据风场的运行状态实时计算电压控制指令。本文实现了风电场和枢纽变电站无功设备在时间序列上的自动协调控制,通过控制策略在时序上的配合,避免了电压剧烈波动,使区域无功分布更合理。 【关键词】：自动电压控制 控制模式 开环策略 变电站
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761.12;TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文的研究意义及背景10-13
• 1.1.1 论文研究的意义10-11
• 1.1.2 论文研究背景11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 论文的主要研究工作15-16
• 1.3.1 地区电网体系结构设计15
• 1.3.2 地区电网自动电压控制模式设计与研究15
• 1.3.3 电网AVC系统风电场和变电站协调电压控制的研究15
• 1.3.4 主站AVC系统与风场AVC子站之间的双向互动策略及工程实现研究15-16
• 第2章 地区电网电压控制系统体系结构研究16-29
• 2.1 功能特点16-17
• 2.2 系统硬件结构17-18
• 2.3 系统软件结构18-19
• 2.4 外挂式集成方案19-20
• 2.4.1 模型数据接口19
• 2.4.2 图形转换接口19-20
• 2.4.3 实时数据接口20
• 2.5 省调协调控制研究20-28
• 2.5.1 省地协调控制模式21-25
• 2.5.2 协调控制策略的执行25-26
• 2.5.3 省地间的通信方案的执行26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 地区电网自动电压控制模式研究29-41
• 3.1 针对自动电压控制的两种基本模式介绍29-32
• 3.1.1 德国RWE电力公司为代表的两级电压控制系统的发展29-30
• 3.1.2 以法国EDF电力公司为代表的三级电压控制系统的发展30-32
• 3.2 基于软分区的三级电压控制模式32-36
• 3.2.1 三级控制33-34
• 3.2.2 二级控制34
• 3.2.3 一级控制34-36
• 3.3 全局无功优化36-40
• 3.3.1 数学模型36-37
• 3.3.2 交叉逼近算法37-39
• 3.3.3 全局无功优化的备用手段39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 变电站与风电场电压自动协调控制技术的研究41-61
• 4.1 地区电网变电站控制41-47
• 4.1.1 地区变电站自动调压控制流程41-42
• 4.1.2 控制目标42-43
• 4.1.3 控制逻辑43-46
• 4.1.4 分区协调控制46-47
• 4.2 地区电网风电场控制47-56
• 4.2.1 风电区域电压可行域的自动匹配50-52
• 4.2.2 风电区域的协调二级电压控制52-55
• 4.2.3 风电区域的协调二级电压控制55-56
• 4.3 风电场子站与调度主站的双向互动研究56-58
• 4.4 AVC系统应用结果58-60
• 4.4.1 提高电压合格率,抑制电压波动58-60
• 4.4.2 降低设备动作次数,提高设备寿命60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 结论与展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

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