CN104037782B - 一种抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，包括如下步骤：1）计算小水电接入地区的弱阻尼低频振荡模式；2）确定静止无功补偿器装设优选电压等级；3）确定静止无功补偿器优选装设地点；4）确定静止无功补偿器优选装设方式；5）确定静止无功补偿器配置容量。静止无功补偿器作为应用广泛的柔性交流输电技术，能有效抑制系统低频振荡问题。本发明提针对大量小水电接入地区低频振荡问题突出的特点，根据静止无功补偿器不同装设电压等级、装设地点、装设方式、配置容量对系统弱阻尼模式阻尼比的不同影响，综合经济性分析，提出了一种简单易行的抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法。本发明可以有效控制电网稳定。
Description
技术领域
本发明提出一种适用于抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，属于电网安全稳定分析技术领域。
背景技术
小水电作为经济清洁型能源在我国南方地区占有十分重要的地位，保证小水电的合理消纳和安全运行是建设智能电网、保障电网安全运行的重要举措。我国小水电地域集中、规模庞大，特别是在小水电富集的云南、四川等地区，小水电窝电现象十分严重，不仅影响其自身的送出，还成为制约电网主网送电能力的主要因素之一，小水电大规模的接纳是这些电网面临的重要关键技术问题。云南电网水电较多，外送电力较大，与外区电网联络结构较为薄弱，低频振荡问题较为突出，不仅对云南电网的安全运行造成了严重威胁，而且为预防低频振荡问题，云南电网的运行方式有较多限制，部分水电丰水期出力也被控制甚至不能上网发电，带来较大浪费。随着云南电网的发展，水电的不断增多，联络线路潮流的加重，低频振荡问题已经成为限制云南电网发展的瓶颈之一。
目前为提高低频振荡阻尼，电力系统中采取的措施主要分为一次系统对策和二次系统对策。云南电网为预防低频振荡的发生，采取的措施主要是一次系统的对策，主要是增强网架结构，减少重负荷输电线；采用直流输电方案，避免功率振荡。云南电网正在大规模建设主网架，对电网抵御低频振荡风险能力将有所提高。但是，这些措施的主要目的是适应云南电网负荷发展和电力外送的需要，而且这些一次系统的对策受经济、环境等因素的制约较大，就增加输电线路而言，线路造价及走廊使用费用的日益昂贵等因素的限制，使其难以无限制地使用；另一方面随着小水电规模的增大，在某些运行方式下，电网依然有低频振荡的风险。
二次系统的对策主要有：采用电力系统稳定器(PSS)做励磁附加控制，增加抑制低频振荡的附加阻尼力矩、利用静止无功补偿器的附加控制及直流输电的附加控制或直流功率调制提供低频振荡的附加阻尼。其中，配置PSS是提高互联系统动态稳定性的重要措施之一，是一项投资较节省的方法，一般应优先加以考虑。但是由于多小水电的机组容量比较小，多分布在偏远地区，技术落后，很难装设PSS；即使能够装设PSS，由于小水电存在点多面广的特点，PSS投运情况难以控制，而且多PSS参数协调设计难度较大，难以达到理想的控制效果。
静止无功补偿器(SVC)是目前应用最为广泛的柔性交流装置，可用于提高电力系统的安全稳定性、供电可靠性和运行效率，改善供电系统的电能质量。静止无功补偿器提高动态稳定性主要体现在增加振荡阻尼。当静止无功补偿器用于提高动态稳定性时，其控制输入量一般选取角速度的量化量Δw，当Δw＞0时通过控制静止无功补偿器来提高节点电压以缓解加速动能的积累，改善功角正摆的稳定性；当Δw<0时通过控制静止无功补偿器来降低节点电压来缓解加速动能的积聚，改善功角回摆的稳定性。对于图1的线性化模型，相当于在发电机的电磁转矩中增加一个与Δw成比例的正阻尼力矩DeΔw(De＞0)，使发电机的综合电阻尼转矩系数De增大，因此阻尼比ξ增大，有助于抑止低频振荡，加快振荡衰减，提高小扰动稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法。本发明简单易行，可以有效控制电网稳定。
本发明的抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，包括如下步骤：
1)计算小水电接入地区的弱阻尼低频振荡模式；
2)选取小水电主要汇集点，计算在不同电压等级汇集点装设静止无功补偿器后，系统弱阻尼低频振荡模式阻尼比，确定静止无功补偿器装设优选电压等级；
3)计算在同一电压等级不同站点装设静止无功补偿器后，系统弱阻尼低频振荡模式阻尼比，确定静止无功补偿器优选装设地点；
4)确定静止无功补偿器装设方式，根据上述步骤确定的优选装设站点，确定静止无功补偿器采用在最优站点集中装设的方式还是采用在N(N≥2)个优选站点分散装设的方式；
5)对比计算不同静止无功补偿器配置容量条件下，系统弱阻尼低频振荡模式的阻尼比，结合经济性分析，确定静止无功补偿器配置容量。
本发明针对大量小水电接入地区低频振荡问题突出的特点，根据静止无功补偿器不同装设电压等级、装设地点、装设方式、配置容量对系统弱阻尼模式阻尼比的不同影响，综合经济性分析，提出了一种简单易行的抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法。本发明简单易行，可以有效控制电网稳定。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
下面参照附图1对本方法进行详细描述：
本发明的抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，包括如下步骤：
1)利用PSD-BPA小干扰稳定计算程序计算小水电接入地区的弱阻尼低频振荡模式；
2)选取小水电主要汇集点，计算在不同电压等级汇集点装设静止无功补偿器后，系统弱阻尼低频振荡模式阻尼比，确定静止无功补偿器优选装设电压等级；
3)计算在同一电压等级不同站点装设静止无功补偿器后，系统弱阻尼低频振荡模式阻尼比，确定静止无功补偿器优选装设地点；
4)确定静止无功补偿器装设方式，根据上述步骤确定的优选装设站点，确定静止无功补偿器采用在最优站点集中装设的方式还是采用在N(N≥2)个优选站点分散装设的方式。
5)对比计算不同静止无功补偿器配置容量条件下，系统弱阻尼低频振荡模式的阻尼比，结合经济性分析，确定静止无功补偿器配置容量。
上述步骤2)中,确定静止无功补偿器装设优选电压等级的方法是：首先，选取小水电的不同电压等级的主要汇集点，计算在不同电压等级汇集点装设静止无功补偿器后的阻尼比，分析步骤1)计算出的弱阻尼低频振荡模式在装设静止无功补偿器后相应的阻尼比变化情况，提高低频振荡阻尼比效果最好的装设电压等级即为优选的静止无功补偿器装设电压等级。
上述步骤2)中,小水电的不同电压等级的主要汇集点为110kV、220kV和500kV汇集点。
上述步骤3)中，确定静止无功补偿器优选装设地点的方法是：确定静止无功补偿器装设优选电压等级后，选取同一电压等级不同站点，主要考虑不同小水电接入容量的站点，计算分别在这些站点装设同一容量静止无功补偿器后的阻尼比，分析步骤1)计算出的弱阻尼低频振荡模式在装设静止无功补偿器后相应的阻尼比变化情况，提高低频振荡阻尼比效果最好的站点即为静止无功补偿器的优选站点。
上述步骤4)中，确定静止无功补偿器装设方式的方法是：确定静止无功补偿器装设优选站点后，计算在最优站点装设容量为A的静止无功补偿器和在N(N≥2)个优选站点分别装设容量为A/N的静止无功补偿器这两种方案的阻尼比，选取提高低频振荡阻尼比效果较好的方式为静止无功补偿器优选装设方式。
上述步骤5)中，确定静止无功补偿器装设容量的方法是：根据上述步骤确定的静止无功补偿器优选装设位置和装设方式，计算同一装设方式下配置不同容量的静止无功补偿器后系统的阻尼比，对应不同静止无功补偿器配置容量方案计算系统不装设静止无功补偿器时达到该方案条件下的阻尼比需要减少小水电机组出力，近似处理减少的出力值为该静止无功补偿器容量配置方案所能增加的机组的出力；对比装设该容量静止无功补偿器的造价与其增加的小水电出力所带来的经济效益，当装设的静止无功补偿器造价小于其增加出力所带来的效益时，则该容量的静止无功补偿器是合适的。
Claims (4)
1.一种抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，其特征在于包括如下步骤：
1）计算小水电接入地区的弱阻尼低频振荡模式；
2）选取小水电主要汇集点，计算在不同电压等级主要汇集点装设静止无功补偿器后，系统弱阻尼低频振荡模式阻尼比，确定静止无功补偿器装设优选电压等级；
3）计算在同一电压等级不同站点装设静止无功补偿器后，系统弱阻尼低频振荡模式阻尼比，确定静止无功补偿器优选装设站点；
4）确定静止无功补偿器装设方式，根据上述步骤3）确定的优选装设站点，确定静止无功补偿器采用在最优站点集中装设的方式还是采用在N个优选站点分散装设的方式，其中N≥2；
5）对比计算不同静止无功补偿器配置容量条件下，系统弱阻尼低频振荡模式的阻尼比，结合经济性分析，确定静止无功补偿器配置容量；
上述步骤5）中，确定静止无功补偿器配置容量的方法是：根据上述步骤4）确定的静止无功补偿器优选装设站点和装设方式，计算同一装设方式下配置不同容量的静止无功补偿器后系统的阻尼比，对应不同静止无功补偿器容量配置方案计算系统不装设静止无功补偿器时达到该方案条件下的阻尼比需要减少小水电机组出力，近似处理减少的出力值为该静止无功补偿器容量配置方案所能增加的机组的出力；对比装设该容量静止无功补偿器的造价与其增加的小水电出力所带来的经济效益，当装设的静止无功补偿器造价小于其增加出力所带来的效益时，则该容量的静止无功补偿器是合适的。
2.根据权利要求1所述的抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，其特征在于上述步骤2）中,确定静止无功补偿器装设优选电压等级的方法是：首先，选取小水电的不同电压等级的主要汇集点，计算在不同电压等级主要汇集点装设静止无功补偿器后的阻尼比，分析步骤1）计算出的弱阻尼低频振荡模式在装设静止无功补偿器后相应的阻尼比变化情况，提高弱阻尼低频振荡模式阻尼比效果最好的装设电压等级即为优选的静止无功补偿器装设电压等级。
3.根据权利要求2所述的抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，其特征在于上述步骤2）中,小水电的不同电压等级的主要汇集点为110kV、220kV和500kV汇集点。
4.根据权利要求1所述的抑制小水电引起低频振荡的静止无功补偿器配置方法，其特征在于上述步骤4）中，确定静止无功补偿器装设方式的方法是：确定静止无功补偿器优选装设站点后，计算在最优站点装设容量为A的静止无功补偿器和在N个优选站点分别装设容量为A/N的静止无功补偿器这两种方案的阻尼比，选取提高弱阻尼低频振荡模式阻尼比效果较好的方式为静止无功补偿器优选装设方式，其中N≥2。
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