[發明專利]大規模風電接入的弱送端電力系統電壓穩定綜合控制方法

在審

• 申請號: 201310446940.9
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103490426A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王瑋;文晶;張鵬;郭鵬;梁才;李俊游;劉文穎;龐曉東;趙德偉;金國剛
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;甘肅省電力公司;華北電力大學;國網寧夏電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術領域

本發明涉及風力發電領域，具體地，涉及一種大規模風電接入的弱送端電力系統電壓穩定綜合控制方法。

背景技術

目前，風力發電作為目前技術最成熟、最具規模的一種新能源利用形式，近年來在我國得到了迅猛的發展，風電年均裝機速度已遠超世界平均水平。風電的隨機性和不確定性使得大規模開發風電在帶來綠色能源的同時，也給電力系統帶來了一些負面的影響。由于我國風電場一般遠離主網架和負荷中心，需要遠距離集中外送，使得風電送出通道網架結構較弱，短路容量較低。由于風電的隨機波動性，且可控性較差，加之通過弱送端電力系統并網，送電通道上關鍵變電站母線電壓波動幅度劇烈，電壓穩定性差。另一方面，集群風電并網點電壓支撐能力較弱，無功電壓問題突出，容易誘發嚴重的系統安全穩定事故。2011年頻繁發生的大規模風電機組連鎖脫網事故，大多是在集群風電弱電網接入、長距離外送的典型網架中，在風電大發、線路重載的運行工況下，有設備故障或風電場調壓能力不足導致局部電網電壓波動而引發。

為了支撐系統電壓水平，風電送出通道配備了多種無功補償裝置和電壓調節裝置，包括：SVC、SVG、可控高壓電抗器、固定高低壓電抗器、并聯電容器、有載調壓變壓器等。但各類無功補償裝置都獨立運行，未能根據電壓穩定性要求協調控制。隨著大規模風電通過弱送端電力系統并網，電壓穩定問題突出，但是尚無有效的電壓穩定綜合控制方法，以提高大規模風電接入的弱送端電力系統的電壓穩定性。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種大規模風電接入的弱送端電力系統電壓穩定綜合控制方法，以解決大規模風電接入的弱送端電力系統電壓穩定性差、系統電壓質量低、風電送出受限的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種大規模風電接入的弱送端電力系統電壓穩定綜合控制方法，包括以下步驟：

步驟1：應用連續潮流計算求解電壓穩定極限點，并根據得出的電壓穩定極限點求解靜態電壓穩定裕度;

步驟2：在正常運行方式下，當上述靜態電壓穩定裕度Kv低于10%時，啟動電壓穩定綜合控制，所述電壓穩定綜合控制包括步驟3～步驟5；

步驟3：根據電網調度中心下達的電壓運行限值，選取電壓越出上限或下限的母線作為待調整母線;

步驟4：采用靈敏度分析法，按照電壓或無功靈敏度大小確定上述上限或下限母線處的無功補償裝置的補償先后順序；

步驟5：將步驟3中調度中心下達的電壓運行限值與電壓實際值相比較，得出待調整母線偏離電壓運行界限的方向和嚴重程度，并由此確定無功補償點的補償措施。

根據本發明的優選實施例，上述步驟1中的連續潮流計算方法，用來克服接近穩定極限運行狀態時的收斂問題，連續潮流法通過不斷更新潮流方程，使得在負荷狀態下，潮流方程無論在穩定平衡點還是在不穩定平衡點潮流方程都有解；

所述潮流方程是指描述電網絡節點注入功率同節點電壓關系的功率方程，為多元二次方程組，應用牛頓-拉普遜法求解；

根據本發明的優選實施例，上述連續潮流法包括以下環節，分別為預測、校正、參數化和步長控制環節：

所述預測環節為：根據潮流方程已知解A，以一個切線預報來估計對于一個規定負荷增長方式的解B，其中，切線通過對含參數的潮流方程進行微分求解得到，在得到切線后，根據切線方向在解A的基礎上增加步長便得到解B；

所述校正環節為：以預估得到的近似解B作為初值代入潮流方程進行解的校正，得到精確解C，重復進行預測-校正環節，當預測計算后，新的切線預報電壓值超出了準確解，則以該次計算得到的節點電壓為固定值來進行下一次的校正；

所述參數化環節為改變電力系統雅科比矩陣的結構，避免奇異問題；

所述步長控制環節是在連續預報中，當電力系統接近電壓穩定極限時，為確定準確的最大負荷，逐步減少負荷的增量。

根據本發明的優選實施例，所述電壓穩定裕度為，當前電壓水平和穩定極限點，穩定極限點即系統即將到達崩潰時的運行狀態，電壓水平之間的差值，用靜態電壓穩定儲備系數K_v%表示：