[發明專利]利用大型風電場STATCOM集中分層分散協調控制提高電力系統穩定性的方法

有效

• 申請號: 201510034298.2
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104935073B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 孫曉明;李文云;曹昆南;李勝男
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J3/00;H02J3/18;H02J3/16
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所53106
• 代理人: 何健

技術領域

本發明涉及一種通過大型風電場靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)集中分層分散協調控制提高電力系統穩定性的方法，屬于電力系統安全穩定控制技術領域。

背景技術

近年來風電機組投產不斷加速，風電場規模不斷增大。為平抑風速的間歇性、隨機性變化引起的風電場接入點的無功電壓快速波動，風電場須根據規定配置容量為其總裝機容量20％～25％的STATCOM。隨著風電場的興建，STATCOM總配置容量越來越可觀。在風電機組自身的無功調節能力加上靜態無功補償裝置的無功調節能力已能滿足無功電壓調節的時段中，STATCOM將主要處于“休眠”狀態。如果能充分挖掘和利用這些潛在的STATCOM資源，基于其快速響應的優點和多相限調節的優勢，將其納入到電網運行監控系統的協調控制機制中，對風電場和電網的安全穩定運行提供積極支撐，這對提升電網消納可再生能源的能力、增加關鍵斷面的電力送出、實現風電和水電的互惠共贏、創新現有的電網控制技術具有重要意義，且具有可觀的技術經濟效益和社會效益。

目前已發表的論文和公開的專利主要涉及STATCOM在單一風電場內部的協調控制，顯有從電網的視角探討多個風電場STATCOM的協調控制以及參與電力系統穩定控制的發明和成果。本發明旨在填補此方面的空白。

發明內容

本發明提出了一種通過大型風電場STATCOM集中分層分散協調控制提高電力系統穩定性的方法，其目的在于挖掘和利用多個風電場處于“休眠”狀態的STATCOM資源，發揮其快速響應的優點和多相限調節的優勢，參與電網運行監控系統的協調控制，實現對風電場和電網的安全穩定支撐，從而提升電網對可再生能源的消納、增加關鍵斷面的電力送出、實現風電和水電的互惠共贏、創新現有的電網控制技術。

利用大型風電場STATCOM集中分層分散協調控制提高電力系統穩定性的方法，其技術方案如下：

1).集中協調控制系統——省級主站；該系統從整個主網的安全穩定運行和經濟運行角度出發，完成以下兩項重要任務；

(1)各風電場在地區電網關鍵接入點的穩態無功功率和電壓的協調控制。集中協調控制系統通過數據接口獲取EMS/SCADA系統的主網穩態無功功率和電壓分布數據，提取各大型風電場在地區電網的關鍵接入點的無功功率和電壓數據；依據電力調度中心下達的關鍵接入點的無功電壓曲線、各風電場除其STATCOM外的無功補償情況，計算關鍵接入點的無功偏差；根據關鍵接入點的無功偏差，并按照無功就地平衡的原則，由近及遠地為接入點變電站的靜態無功補償設備、各風電場的風電機組、風電場升壓站的靜態無功補償設備依次協調分配無功補償容量；通過數據接口由EMS/AVC向相關設備下達無功調節指令，并監視執行結果；僅在以上調節后仍不能滿足要求時，才依次向各風電場的STATCOM下達無功調節指令，使其參與穩態無功功率和電壓的調節，應主要將STATCOM的無功補償容量留給動態無功功率補償用；

(2)各風電場所接入的地區電網內部及之間的動態穩定性監測。集中協調控制系統通過數據接口獲取WAMS/PMU系統的主網主要送電通道和關鍵斷面的潮流數據，提取與各大型風電場所接入地區電網相關的動態穩定性分析記錄；依據電力調度中心下達的各風電場所在地區電網送電通道和斷面的穩定極限和控制極限，計算這些通道和斷面充裕度；比較并選擇出充裕度小于一定限值的通道和斷面，接收相關風電場STATCOM附加阻尼控制器的參數調整情況，計算地區電網內部及地區電網之間振蕩模式大擾動和小擾動阻尼比的提升情況，實時報知省調和地調運行值班調度員；

2).分層協調控制系統——區域主站。該系統服從集中協調控制系統的管理，完成集中協調控制系統力所不能的較為具體的任務，包括以下兩項任務；