[發明專利]一種基于暫態電壓穩定約束的無功補償配置方法和裝置

在審

• 申請號: 201410764581.6
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104538972A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 羅紅梅;趙利軍;唐曉駿;周宗川;張鑫;董曉晶;李晶;黨東升;申旭輝;趙利寧
• 申請（專利權）人: 國網寧夏電力公司經濟技術研究院;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張宇峰

技術領域

本發明涉及電力系統領域，具體涉及一種基于暫態電壓穩定約束的無功補償配置方法和裝置。

背景技術

在保證電網安全穩定運行的基礎上，為提高電網運行經濟效益，減少有功損耗和投資，改善電能質量，需要合理地配置無功補償裝置，并合理控制其投切，努力實現“無功電力分層分區平衡”的目標。無功功率不足或不平衡，一方面導致系統電壓降低，電網穩定特性受到威脅，可能誘發電壓崩潰等嚴重故障；另一方面可能危害設備自身安全，且造成不必要的投資浪費。

目前，無功補償配置方法基本可歸納為兩大類方法：

(1)依據相關電壓無功電力導則和設計規程，可參照變壓器額定容量按照一定比例配置無功補償設備；如《電力系統電壓和無功電力技術導則》規定“220kV及以下電壓等級的變電所中，應根據需要配置無功補償設備，其容量可按主變壓器容量的0.10～0.30確定”；這種方法的優勢在于物理意義簡單明確，指標清晰，易于操作，是目前無功補償規劃的常用方法；該方法的缺點是用簡單的比例指標進行無功補償配置，難以反映電網實際無功補償需求，得到的無功補償配置容量相對較大，在工程上略有投資浪費；

(2)為較為準確地得到無功補償配置，各種無功優化算法得到了極大發展。無功優化問題是一個多變量、多約束的混合非線性規劃問題，其控制變量既有連續變量如發電機機端電壓，又有離散變量如電容器/電抗器投切、變壓器分接頭調整等，其數值求解的收斂可靠性及計算速度是其能否實用化的關鍵。但是，互聯電力系統規模的不斷擴大及電壓等級的不斷提升，特別是特高壓大電網投運后，電網覆蓋地域廣大，節點數目眾多，無功優化傳統算法和人工智能算法均存在內存不足、收斂速度等維數災難問題，且難以尋得全局最優解。此類算法在工程實際應用上尚存在一定問題。

此外，隨著電網規模和輸電容量的不斷擴大，以及新型輸電技術的大量采用，如大規模電力電子器件的采用和靈活交流輸電技術(FACTS)的發展，使得機組與系統的控制狀態日趨復雜，許多新的穩定性問題也就隨之而來。國外大互聯系統中發生的數起典型的電壓崩潰性事故給了我們深刻的警示。各國學者對電壓崩潰性事故的機理做進一步的探索和研究，從規劃階段考慮電壓穩定性的約束，完善無功補償配置，建立起更完善的電壓穩定性評價體系和預防性措施，是預防電壓崩潰風險的重要手段。

發明內容

本發明實施例提供一種基于暫態電壓穩定約束的無功補償配置方法和裝置，以提出一種合理的無功補償配置方案。

一方面，本發明實施例提供了一種基于暫態電壓穩定約束的無功補償配置方法，所述方法包括：

獲取搭建的研究水平年方式數據；

對所述搭建的研究水平年方式數據進行無功分層分區平衡分析，以控制220kV及以上主變壓器下注功率因數和各電壓等級母線電壓在規定范圍內為目標，確定無功補償的初步參數配置方案；

對所述無功補償的初步參數配置方案進行暫態電壓穩定校核，以不發生電壓失穩事故為目標，進一步修正無功補償的參數配置方案；

對修正后的無功補償的參數配置方案進行直流故障及新能源送出線路嚴重故障校核，以不發生電壓失穩事故為目標，進一步修正無功補償配置方案，獲取最終的無功補償的參數配置方案。

另一方面，本發明實施例提供了一種基于暫態電壓穩定約束的無功補償配置裝置，所述裝置包括：

獲取單元，用于獲取搭建的研究水平年方式數據；

無功分層分區平衡分析單元，用于對所述搭建的研究水平年方式數據進行無功分層分區平衡分析，以控制220kV及以上主變壓器下注功率因數和各電壓等級母線電壓在規定范圍內為目標，確定無功補償的初步參數配置方案；

暫態電壓穩定校核單元，用于對所述無功補償的初步參數配置方案進行暫態電壓穩定校核，以不發生電壓失穩事故為目標，進一步修正無功補償的參數配置方案；

直流故障及新能源送出線路校核單元，用于對修正后的無功補償的參數配置方案進行直流故障及新能源送出線路嚴重故障校核，以不發生電壓失穩事故為目標，進一步修正無功補償配置方案，獲取最終的無功補償的參數配置方案。

上述技術方案具有如下有益效果：針對電力系統無功補償配置方法現狀及問題，提出了一種考慮大規模新能源接入多直流外送特點的無功補償配置方法，通過無功平衡分析和暫態電壓穩定校核的綜合優化，提出合理的無功補償配置方案。應用本發明可以提高無功補償配置方法的準確性和有效性，避免不必要的投資，減少浪費，同時提高了電網抵抗電壓失穩風險的能力，提高了電網安全穩定高效經濟運行水平。