大规模风电集中接入的地区电网自动电压控制研究

【摘要】：自我国2006年实施《可再生能源法》以来,风电建设的步伐明显加快,与此同时,大规模风电场集中并网给电力系统的安全运行与经济调度带来了一系列深远的影响。风电接入电网后,面对一系列风电的影响如何对电网电压进行控制是风电问题的研究重点。张家口地区电网目前已经接入220kV风电场25座,110kV风电场14座,总装机容量5917.35MW,在张家口供电局科技项目的支持下,对张家口地区电网自动电压控制(Automatic Voltage Control, AVC)系统进行了研究。首先,对张家口地区大规模风电场集中接入方式下电网的自动电压控制模式进行了研究,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。然后,建立了AVC系统实时监测系统,得到风电区域的总有功发电数据,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,从而基于风电有功出力实现了大规模风电集中区域电压可行域的自动匹配,并在此基础上提出了风电场内部多种无功调节手段的协调控制要求,实现了风电场内部多种无功调节手段的协调控制；研究并实现了地调AVC主站和风电场AVC子站之间双向信息互动；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。最后,测试及实验。为了验证论文研究的张家口地区大规模风电场集中接入方式下电网的自动电压控制的合理性,论文对宏达风场进行了闭环测试实验。实验结果表明：张家口地调主站AVC系统已经具备了对风电区域的自动电压控制能力,能够自动适应区域有功出力的变化,自动计算合适的电压控制目标并通过风电场AVC子站系统进行闭环控制。 【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】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761.12
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 论文选题来源7
• 1.2 论文的研究意义及背景7-9
• 1.2.1 论文的研究意义7
• 1.2.2 论文的研究背景7-9
• 1.3 国内外研究现状9-10
• 1.4 论文的主要研究工作10-11
• 第二章 张家口地区电网在大规模风电场集中接入方式下系统的体系结构设计11-15
• 2.1 功能特点11
• 2.2 系统硬件结构11-13
• 2.3 系统软件结构13
• 2.4 外挂集成方案13-14
• 2.4.1 模型数字接口14
• 2.4.2 图形转换接口14
• 2.4.3 实时数据接口14
• 2.5 小结14-15
• 第三章 张家口地区电网自动电压控制模式设计与研究15-24
• 3.1 常用控制模式的对比15
• 3.2 基于软分区的三级电压控制模式15-18
• 3.2.1 三级控制16
• 3.2.2 二级控制16
• 3.2.3 一级控制16-18
• 3.3 全局无功优化18-19
• 3.3.1 数学模型18-19
• 3.3.2 交叉逼近算法19
• 3.3.3 全局无功优化的备用手段19
• 3.4 地区电网变电站控制19-23
• 3.4.1 数据采集环节20
• 3.4.2 滤波环节20-21
• 3.4.3 决策环节21-22
• 3.4.4 方案执行环节22
• 3.4.5 安全监视环节22-23
• 3.5 分区协调控制23
• 3.6 小结23-24
• 第四章 张家口地区电网AVC系统风电场和变电站协调电压控制的研究24-33
• 4.1 概述24-27
• 4.2 风电区域电压可行域的自动匹配27-28
• 4.3 风电区域的协调二级电压控制28-30
• 4.3.1 基本CSVC模型和算法28-29
• 4.3.2 传统CSVC的问题29-30
• 4.3.3 适应风电趋于的算法改造30
• 4.4 风电场子站与调度主站的双向互动30-32
• 4.4.1 上行通道传递内容31-32
• 4.4.2 下行通道传送指令32
• 4.5 小结32-33
• 第五章 省地协调无功电压控制33-38
• 5.1 省地协调控制模式33-36
• 5.1.1 双向互动的协调控制模式33-35
• 5.1.2 协调控制策略的执行35-36
• 5.2 省地间的通信方案36-37
• 5.2.1 省地AVC交互数据36-37
• 5.2.2 省地AVC数据通信方式37
• 5.3 小结37-38
• 第六章 测试实验38-45
• 6.1 测试风场概况38
• 6.2 控制测试情况38-45
• 6.2.1 沽源区域整体控制情况38-40
• 6.2.2 主站侧闭环控制结果分析40-41
• 6.2.3 子站侧闭环控制结果分析41-44
• 6.2.4 测试结果分析44-45
• 总结45-46
• 致谢46-47
• 参考文献47-50
• 攻读硕士学位期间研究成果50

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