[发明专利]风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法。

背景技术

为了实现低碳、环保、绿色以及可持续发展的宏伟能源战略，我国近几年大力发展可再生能源，针对可再生能源出台了一系列的标准和政策，在国家层面上给予强有力支持，可再生能源取得了快速发展。尤其是风电，我国多个百万千瓦级风电基地已建设完成并接入电网运行，规划的八个千万千瓦级风电基地也正逐步开展建设，我国风电的开发模式不同于国外，是“以大规模集中接入、高压远距离输送、大范围消纳”为主，“以大规模分散接入，就地消纳”为辅的模式。

大规模风电出力具有间歇性以及强随机性，风电出力的变化将影响到外送交流输电通道的无功分布，进而改变输电通道的母线电压，整体表现是随着风电出力变化，输电通道的母线电压随之波动，同时，由于风电大多接入偏远地区，外送通道的网架相对比较薄弱，短路容量较小，因此，电压波动将被“放大”，波动幅度较大，甚至发生母线电压越限等运行风险，大规模风电接入后无功电压控制难度加大等问题将凸显。

为了适应风电接入及外送，电网规划配置了大量无功补偿设备，无功补偿设备分层分区分布，控制类型既有自动调节也有非自动调节，既有连续调节，也有离散调节，如何协调这些不同特点的无功补偿设备进行控制，以平抑风电变化引起的母线电压波动将是一个需要迫切解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，发挥不同类型补偿设备的特点，将风电变化引起的输电通道母线电压波动控制在合理范围内，在确保电网安全的前提下进一步提升风电的接纳能力。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种风电外送的多类型无功补偿设备的协调无功电压控制方法，所述多类型无功补偿设备包括FACTS设备和常规无功补偿设备；所述FACTS设备包括风电场侧的FACTS设备和输电通道上的FACTS设备，所述风电场侧的FACTS设备包括风电场的SVC和风电场的STATCOM；所述输电通道上的FACTS设备包括母线可控高抗、线路可控高抗和变电站的SVC；所述常规无功补偿设备包括变电站机械式低压补偿设备；所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则；

步骤2：对输电通道的母线电压波动特性进行仿真分析；

步骤3：确定FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压控制灵敏度矩阵；

步骤4：建立并求解FACTS设备和常规无功补偿设备的无功电压优化模型。

所述步骤1中，FACTS设备和常规无功补偿设备的协调控制原则包括：

1)输电通道750kV电压等级的母线电压运行范围为750～800kV，输电通道330kV电压等级的母线电压运行范围为330～363kV；

2)FACTS设备随着风电出力的变化进行控制，将风电场与主网的无功交换控制在-10～10Mvar以内；

3)风电最大出力下，协调控制FACTS设备和常规无功补偿设备，确保FACTS设备感性补偿容量裕度最大化；

4)在风电出力下降过程中，优先动作FACTS设备，然后动作常规无功补偿设备，确保常规补偿设备动作次数最小化；

5)在风电出力下降过程中，常规无功补偿设备的动作原则为先切电容再投电抗。

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2-1：由风电最大出力下降至零出力的过程中，设某风电出力运行点下输电通道的母线初始电压为U₀，按照固定步长降低风电出力，基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，计算风电出力降低后的输电通道的潮流；若潮流收敛，统计输电通道的母线电压U₁，计算输电通道的母线电压波动幅值|ΔU|，有|ΔU|＝|U₁-U₀|；若潮流不收敛，则将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛，并计算|ΔU|；

步骤2-2：设输电通道的母线电压波动限值为ΔU_max，判断输电通道的母线电压波动幅值的最大值max{|ΔU|}是否大于ΔU_max，若max{|ΔU|}大于ΔU_max，将固定步长减少一半，继续基于PSD-BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，直至潮流收敛且max{|ΔU|}≤ΔU_max；