[发明专利]省级电网分布式柔性无功补偿配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及220kV变电站的无功补偿配置方法，特别适用于解决单组补偿容量配置偏大、感性与动态无功补偿缺乏所引起的电压调控问题。

背景技术

220kV变电站的无功补偿配置是其进行电压调控的重要物质基础。作为高压输电网和配电网的关键连接电压层，220kV变电站的电压调控对受端电网经济运行和安全稳定的影响日益突出。

传统无功补偿配置方法中没有明确的指标计算，在实际工程中也难以兼顾单组容量控制精度和总补偿容量及间隔限制的实质矛盾。不少220kV变电站的电压调控能力难以满足负荷波动需求，具体表现为：

(1)手段缺乏——缺乏感性补偿，使得负荷低谷时，电压调控困难，无功盈余，电压偏高；

(2)精度不足——电容器单组容量较大，投入引起10kV母线电压升幅较大，容易造成投切振荡问题；

(3)可靠性低——频繁投切引起装置闭锁，降低了可投率，无功补偿设备寿命也受到了影响；

(4)电压支撑能力弱——对于受端系统，由于动态无功补偿缺乏，电压失稳风险问题突出。

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，简称STATCOM)等柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission Systems，简称FACTS)设备为解决受端电网电压无功问题提供了重要手段。随着国产STATCOM生产的规模化，其造价将逐渐逼近静止无功发生器(Static Var Compensator，简称SVC)和并联电抗器，因而具有越来越强的生命力。10kV电压级直接式的STATCOM，免去了升压变压器，能兼顾受端电网动态无功补偿、感性无功补偿和较高精度容性无功补偿的需求，并不会显著增加变电站占地面积，是当前220kV无功补偿配置一揽子解决的最佳办法。因此，合理的STATCOM配置可以代替增多几个间隔来精细化容性补偿和配置感性补偿的方法，且比后者还多了暂态电压支撑能力。同时，同步关合技术，即断路器动、静触头在控制系统的控制下，在系统电压波形的指定相角处关合，使得电容器组等电力设备在系统冲击最小的情况下投入，适应更为频繁投切的电压调控需求，显著提高无功补偿设备的可靠性和使用寿命。

STATCOM与普通无功补偿设备(如电容器组)进行配合具有多种综合补偿方法，并已得到了工程界的关注，显示了STATCOM和电容器组相结合具有技术经济性优势。目前，南方电网百兆级STATCOM工程已落户500kV东莞站，但大容量STATCOM造价昂贵且控制效果存疑。相比而言，分散地在220kV变电站配置十兆级及以下容量的STATCOM，更接近负荷，来解决就地动态电压支撑问题将使省级电网无功电压调控手段更灵活，更有利于提供区域电压调控能力。值得注意的是，如果STATCOM需经升压变压器接入，难免会影响其动态响应速度；传统普通电容器的开关控制也难以适应频繁投切及与STATCOM配合的快速控制要求；动态无功容量的配置更是缺乏指标的指导。

发明内容

本发明主要针对单组补偿容量配置偏大、感性与动态无功补偿缺乏所引起的电压调控问题，提供省级电网分布式柔性无功补偿配置方法。本发明能兼顾受端电网动态无功补偿、感性无功补偿和较高精度容性无功补偿的需求，并不会显著增加变电站占地面积，是当前220kV无功补偿一揽子解决的最佳办法。

本发明的省级电网分布式柔性无功补偿配置方法采用以下步骤分散地给省级电网中的220kV变电站进行配置：

(1)计算获取220kV变电站的超调率，即粗超调率λ_Q1和精超调率λ_Q2；

(2)将粗超调率λ_Q1换算为单组补偿配置率α_Q1，将精超调率λ_Q2换算为单组补偿配置率α_Q2；

(3)按α_Q1和α_Q2分别配置变电站无功补偿和一组不带升压变压器的10kV电压级的STATCOM，无功补偿采用具有同步关合技术的开关。

上述省级电网分布式柔性无功补偿配置方法中，无功超调率指标量化了变电站无功调节精度的要求，超调率指标由以下步骤获得：