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摘要
【目的】随着大规模风电的集中接入，其随机波动特性极大地增加了电力系统自动电压控制的难度和复杂程度。对于交直流系统二级电压控制而言，风电随机波动会导致其送端交流电网的潮流发生大规模变化，致使确定性交直流系统协调二级电压控制周期内源荷功率保持不变的基本假设不再成立。当随机源荷在控制周期内波动过大时，一方面会导致重要节点电压偏离期望值过大，影响换流站近区电压质量，增加换流站离散设备额外投切风险；另一方面会影响换流站近区无功潮流在已有控制策略下分布不均，发电机发出无功不均衡等问题。本文提出考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法，有效调整区域内自动电压调节器的参考电压设定值。【方法】首先通过定义功率相对偏差来描述风电波动程度，筛选出二级电压控制中不能忽略风电功率波动的特征时段；然后采用k-means聚类方法得到特征时段风电出力的典型场景；最后利用概率场景法来表示风电的随机性，以发电机机端电压作为随机控制变量，发电厂高压侧母线电压作为决策变量，建立考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制模型，借助机会约束法解决不确定性优化问题。基于修改的IEEE39节点算例系统进行仿真并验证所提方法的有效性。【结果】从交流系统指标来看，相比于未考虑风电接入，在考虑了风电随机性后，中枢点电压偏差平均值下降幅度为39.10%，换流站母线电压偏差平均值下降幅度为17.48%，无功均衡因子下降幅度为0.56%。说明本文提出的考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制能够适应控制周期内各种可能的风电出力，在全场景下能够降低中枢点和换流站节点的电压偏差，提高电压质量，提高发电机无功出力均衡度，有利于交直流系统的稳定运行。从直流系统指标来看，本文提出的模型计及了风电功率波动对换流器触发角的影响，充分调动了交流侧发电机的电压无功调节能力，大幅减少由于交流侧随机扰动导致的换流器触发角越限，降低了换流变压器分接头动作次数。【结论】考虑风电随机性的协调二级电压控制模型在风电波动较大的时段优势明显，能够适应风电未来一段时间内各种可能的出力情况，显著减小中枢节点及换流母线的电压偏差，提高发电机无功均衡度并降低直流设备动作次数，具有重要的工程价值。
- 出版日期2022-5-20
- 单位输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室; 国网河南省电力公司电力科学研究院; 重庆大学
