[发明专利]大规模风电接入的弱送端电力系统电压稳定综合控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地，涉及一种大规模风电接入的弱送端电力系统电压稳定综合控制方法。

背景技术

目前，风力发电作为目前技术最成熟、最具规模的一种新能源利用形式，近年来在我国得到了迅猛的发展，风电年均装机速度已远超世界平均水平。风电的随机性和不确定性使得大规模开发风电在带来绿色能源的同时，也给电力系统带来了一些负面的影响。由于我国风电场一般远离主网架和负荷中心，需要远距离集中外送，使得风电送出通道网架结构较弱，短路容量较低。由于风电的随机波动性，且可控性较差，加之通过弱送端电力系统并网，送电通道上关键变电站母线电压波动幅度剧烈，电压稳定性差。另一方面，集群风电并网点电压支撑能力较弱，无功电压问题突出，容易诱发严重的系统安全稳定事故。2011年频繁发生的大规模风电机组连锁脱网事故，大多是在集群风电弱电网接入、长距离外送的典型网架中，在风电大发、线路重载的运行工况下，有设备故障或风电场调压能力不足导致局部电网电压波动而引发。

为了支撑系统电压水平，风电送出通道配备了多种无功补偿装置和电压调节装置，包括：SVC、SVG、可控高压电抗器、固定高低压电抗器、并联电容器、有载调压变压器等。但各类无功补偿装置都独立运行，未能根据电压稳定性要求协调控制。随着大规模风电通过弱送端电力系统并网，电压稳定问题突出，但是尚无有效的电压稳定综合控制方法，以提高大规模风电接入的弱送端电力系统的电压稳定性。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种大规模风电接入的弱送端电力系统电压稳定综合控制方法，以解决大规模风电接入的弱送端电力系统电压稳定性差、系统电压质量低、风电送出受限的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大规模风电接入的弱送端电力系统电压稳定综合控制方法，包括以下步骤：

步骤1：应用连续潮流计算求解电压稳定极限点，并根据得出的电压稳定极限点求解静态电压稳定裕度;

步骤2：在正常运行方式下，当上述静态电压稳定裕度Kv低于10%时，启动电压稳定综合控制，所述电压稳定综合控制包括步骤3～步骤5；

步骤3：根据电网调度中心下达的电压运行限值，选取电压越出上限或下限的母线作为待调整母线;

步骤4：采用灵敏度分析法，按照电压或无功灵敏度大小确定上述上限或下限母线处的无功补偿装置的补偿先后顺序；

步骤5：将步骤3中调度中心下达的电压运行限值与电压实际值相比较，得出待调整母线偏离电压运行界限的方向和严重程度，并由此确定无功补偿点的补偿措施。

根据本发明的优选实施例，上述步骤1中的连续潮流计算方法，用来克服接近稳定极限运行状态时的收敛问题，连续潮流法通过不断更新潮流方程，使得在负荷状态下，潮流方程无论在稳定平衡点还是在不稳定平衡点潮流方程都有解；

所述潮流方程是指描述电网络节点注入功率同节点电压关系的功率方程，为多元二次方程组，应用牛顿-拉普逊法求解；

根据本发明的优选实施例，上述连续潮流法包括以下环节，分别为预测、校正、参数化和步长控制环节：

所述预测环节为：根据潮流方程已知解A，以一个切线预报来估计对于一个规定负荷增长方式的解B，其中，切线通过对含参数的潮流方程进行微分求解得到，在得到切线后，根据切线方向在解A的基础上增加步长便得到解B；

所述校正环节为：以预估得到的近似解B作为初值代入潮流方程进行解的校正，得到精确解C，重复进行预测-校正环节，当预测计算后，新的切线预报电压值超出了准确解，则以该次计算得到的节点电压为固定值来进行下一次的校正；

所述参数化环节为改变电力系统雅科比矩阵的结构，避免奇异问题；

所述步长控制环节是在连续预报中，当电力系统接近电压稳定极限时，为确定准确的最大负荷，逐步减少负荷的增量。

根据本发明的优选实施例，所述电压稳定裕度为，当前电压水平和稳定极限点，稳定极限点即系统即将到达崩溃时的运行状态，电压水平之间的差值，用静态电压稳定储备系数K_v%表示：