随着电网规模的不断扩大,电网的运行环境也日益复杂,各种突发的电力系统停电事故无法完全避免。在停电系统恢复过程中,由于容性空载线路和大量感性负荷的投入,会对已恢复系统的无功分布产生影响,引起系统节点电压的偏移甚至越限,对电网的安全恢复产生不利影响。目前在系统恢复过程中多通过调节常规发电机组无功出力来优化电网的无功潮流,但是常规机组的无功调节能力有限,而且长距离无功功率的传输会造成大量线路有功损耗。随着电力系统中大量的风电通过电力电子变换器接入电网,使风场具备独立的有功、无功控制能力,能够快速为电网提供无功支撑,保证已恢复系统的电压稳定。为此本文提出基于模型预测控制的风电场无功出力调度方法,对考虑风电场参与系统恢复的无功优化策略进行研究。本文主要完成了以下工作:第一,分析了电力系统运行中传统的无功电压调节设备以及通过电力电子器件控制的新型无功调节设备的特点,总结了这些无功调节设备的无功调节原理及适用场景,其中重点分析了目前常规风电机组的无功出力特性并推导计算得出了这几种风电机组的无功出力模型。第二,研究了以系统有功网损与节点电压偏差加权和最小为目标的风电场参与系统恢复的实时无功出力优化模型。首先以双馈风机为例,分析了风电场有功出力变化对风电场无功容量的影响,根据风电机组出力模型计算得出了整个风电场无功出力的范围,将双馈电机风电场作为连续无功源参与系统恢复过程中的无功优化,然后将含双馈电机风电场参与系统恢复过程中的实时无功优化问题转换为一个多约束的非线性优化数学问题,并采用蜂群优化算法进行求解。最后以IEEE-39节点测试系统验证了风电参与系统恢复的实时无功出力优化模型的有效性。第三,考虑到风电场参与系统恢复过程中的实时无功优化方法不能很好地适应电网恢复过程中系统状态变化带来的干扰和误差,引入模型预测控制(MPC)方法,建立了基于MPC的风电参与系统恢复的无功出力多时步滚动优化模型。提出了不同电压偏移情况下的已恢复系统无功优化控制策略,根据新的电压/网损对无功增量灵敏度的计算方法对风电场每时步的无功出力调节变量量进行多时步滚动优化控制,并利用二次规划软件进行求解,将其结果作为每个时步的无功调节参考值,同时得到系统连续时步的网损、电压变化情况。最后以IEEE-39节点测试系统和某地区电网实际系统为算例验证基于MPC的风电参与系统恢复过程中的无功出力优化模型的有效性,并与现有的风电场参与系统恢复的实时无功优化结果进行对比分析,证明了本文提出的基于MPC的风电场参与无功优化控制方法在系统动态恢复中的优势。