一种系统恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107591843A(43)申请公布日2018.01.16(21)申请号201710769010.5(22)申请日2017.08.31(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人李凯嵘景星烁李超康杰蔡胜黄琳雁陈晞(74)专利代理机构南京苏创专利代理事务所(普通合伙)32273代理人张学彪(51)Int.Cl.H02J3/46(2006.01)H02J3/18(2006.01)H02J3/06(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称一种系统恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法(57)摘要本发明公开了一种系统恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法，其特征在于:利用双馈风机自身的无功调节能力对已恢复系统进行无功优化,包括以下步骤:步骤一:对双馈风场的数学模型进行分析推导，得出其P-Q曲线以及其有功出力、无功出力之间的定量关系；步骤二:以双馈风机无功调节范围、系统潮流约束为约束条件，建立以系统网损、节点电压偏移最小为目标的双馈风场无功出力优化模型；步骤三：采用人工蜂群算法求解无功优化模型，得到系统风电无功投入方案。利用本发明得到的双馈风场无功出力方案能够大大降低已恢复系统的有功损耗、节点电压偏移值，满足了系统恢复过程中的电网安全约束。CN107591843ACN107591843A权利要求书1/3页1.一种系统恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法，其特征在于:利用双馈风机自身的无功调节能力对已恢复系统进行无功优化,包括以下步骤:步骤一:对双馈风场的数学模型进行分析推导，得出其P-Q曲线以及其有功出力、无功出力之间的定量关系；步骤二:以双馈风机无功调节范围、系统潮流约束为约束条件，建立以系统网损、节点电压偏移最小为目标的双馈风场无功出力优化模型；步骤三：采用人工蜂群算法求解无功优化模型，得到系统风电无功投入方案。2.根据权利要求1所述的系统恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法，其特征在于：步骤一所述的对双馈风场的数学模型进行分析推导，得出其P-Q曲线以及其有功出力、无功出力间的定量关系，具体步骤包括：步骤1-1：根据双馈风机数学模型确定风机有功出力和无功出力间具有如下关系，并得知当风电机组定子侧电压恒定时，风电机组有功功率和无功功率运行范围受定子绕组最大电流IS,max、转子侧变换器最大电流IR,max的限制；其中PT为双馈感应风电机组输出的有功功率，QT为双馈感应风电机组输出的无功功率，US为定子侧电压，IS为定子绕组电流，XS为定子漏抗，XM为励磁电抗；IS为转子侧变换器电流；步骤1-2：根据双馈风场的数学模型和双馈感应发电机机端电压标幺值为1.0时的P-Q范围曲线；双馈感应发电机定子绕组最大电流IS,max和转子侧变换器最大电流IR,max为额定参数，分析得知：当风电机组在额定功率内变化其有功出力时，对应的无功出力在一定区域内调节。3.根据权利要求1所述的系统恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法，其特征在于：步骤二中所述的建立以系统网损、节点电压偏移最小为目标的双馈风场无功出力优化模型，包括以下步骤：步骤2-1：建立以系统网损、节点电压偏移最小为目标的双馈风场无功出力优化模型；其目标函数为其中，双馈风场无功出力x为优化变量，x＝[QF1,QF2…QFn]是节点风场的无功出力向量，N1为系统支路数；Nn为系统节点数；R1为支路1的电阻；P1和Q1分别为支路1的有功功率和无功功率；U1为支路1的端电压幅值；Ui为节点i的电压幅值；Un为节点i上的基准电压幅值；步骤2-2：考虑目标函数的三个约束条件：①系统恢复过程中的潮流约束：2CN107591843A权利要求书2/3页式中：式中，Pi、Qi分别为节点i的系统有功、无功注入功率；PFi、QFi分别为节点i的风场注入的有功、无功功率；PLi、QLi分别为节点i的负荷有功、无功功率；Vi为节点i的电压；Gij,Bij分别为节点i与j之间的电导、电纳；δij为Vi与Vj相角差；N为节点数；②双馈风机有功出力范围、无功出力范围约束：式中：PFij和QFij为单台双馈风电机组的有功出力、无功出力，si为风电机组在该时步风速条件下的转差率，Xm、Xs为电机的励磁阻抗和定子阻抗，Usi定子侧电压，IRi为转子侧电流，根据转子侧变换器最大电流IRmax可以确定某有功出力下的风电机组无功出力范围；③风电机组出力及节点电压范围约束：式中：PFi、QFi分别为风电机组的有功和无功出力，PFimin和PFimax分别表示风电机组有功的最大和最小出力，QFimin和QFimax表示风电机组无功的最大和最小出力，Vi表示节点电压，本文规定节点电压标幺值必须在0.9-1.07之