CN107069769B - 测试动态无功补偿装置的接入稳定性的方法以及系统 - Google Patents

测试动态无功补偿装置的接入稳定性的方法以及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法及系统，涉及电力技术领域。所述方法包括：构建风电汇集地区的网架结构，所述网架结构依次接入一个、两个、……直至n个动态无功补偿装置SVC，所述网架结构包括SVC控制器；对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界；根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。本发明可以得到满足电力系统小干扰稳定前提下的无功补偿装置接入容量的极限。

Description

测试动态无功补偿装置的接入稳定性的方法以及系统
技术领域
本发明关于电力技术领域，特别是关于风电接入的稳定性分析技术，具体的讲是一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法及系统。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
近年来，作为新能源的主力军，风电发展势头迅猛，凭借着其清洁，环保及可持续等优势，在世界各国电力行业格局中占据着十分重要的地位。我国风能资源主要集中在“三北”地区，而负荷中心多分布在东部地区，这种资源与负荷逆向分布的特点决定了目前风电大规模集中接入，长距离输送供给负荷方式的采用。此外，动态无功补偿装置诸如静止无功补偿器SVC,静止无功发生器SVG等由于具有电压支撑、提高系统输送的容量及暂态稳定性等优势而被广泛应用于大规模风电汇集及输电系统中。然而，这些装置包含着可以快速响应控制量变化的电力电子器件，随着风电渗透率的提高，多动态无功补偿装置间的耦合作用不可避免的会对系统小干扰稳定性产生影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法以及系统，可以得到满足系统小干扰稳定前提下的无功补偿装置接入容量的极限。
为了实现上述目的，本发明提供一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法，所述方法包括：
构建风电汇集地区的网架结构，所述网架结构依次接入一个、两个、……直至n个动态无功补偿装置SVC，所述网架结构包括SVC控制器；
对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界；
根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在本发明的优选实施方式中，所述控制参数包括比例增益和积分增益。
在本发明的优选实施方式中，对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出使所述风电汇集地区保持稳定条件的控制器参数的边界包括：
获取预先设置的所述控制参数的初始值、步长以及最大值；
根据所述初始值、步长以及最大值确定所述控制参数的集合；
遍历所述控制参数的集合，对每个控制参数下的包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得到每个控制参数下的特征根；
判断所述特征根的实部是否大于等于0且虚部是否大于0或小于0；
当判断为是时，将所述特征根对应的控制参数筛选出来；
根据所述筛选出来的控制参数进行绘图，得到参数附图；
分析所述参数附图，得到所述控制器参数的边界。
在本发明的优选实施方式中，根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限包括：
获取所述网架结构接入一个SVC时绘制的参数附图，称之为绘图；
依次在所述绘图中绘制所述网架结构接入两个、三个、……n个SVC时的参数附图；
综合分析所述绘图，确定出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在本发明的优选实施方式中，综合分析所述绘图，确定出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限包括：
获取预先设定的比例增益值以及积分增益值；
在所述绘图上根据所述比例增益值以及积分增益值绘制交点；
根据所述交点以及所述绘图，得出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在本发明的优选实施方式中，所述n为4。
本发明的目的之一是，提供了一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法系统，所述系统包括：
构建装置，用于构建风电汇集地区的网架结构，所述网架结构依次接入一个、两个、……直至n个动态无功补偿装置SVC，所述网架结构包括SVC控制器；
模态分析装置，用于对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界；
容量极限确定装置，用于根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在本发明的优选实施方式中，所述控制参数包括比例增益和积分增益。
在本发明的优选实施方式中，所述模态分析装置包括：
获取模块，用于获取预先设置的所述控制参数的初始值、步长以及最大值；
集合确定模块，用于根据所述初始值、步长以及最大值确定所述控制参数的集合；
特征根确定模块，用于遍历所述控制参数的集合，对每个控制参数下的包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得到每个控制参数下的特征根；
判断模块，用于判断所述特征根的实部是否大于等于0且虚部是否大于0或小于0；
筛选模块，用于当所述判断模块判断为是时，将所述特征根对应的控制参数筛选出来；
绘图模块，用于根据所述筛选出来的控制参数进行绘图，得到参数附图；
分析模块，用于分析所述参数附图，得到所述控制器参数的边界。
在本发明的优选实施方式中，所述容量极限确定装置包括：
获取模块，用于获取所述网架结构接入一个SVC时绘制的参数附图，称之为绘图；
绘制模块，用于依次在所述绘图中绘制所述网架结构接入两个、三个、……n个SVC时的参数附图；
容量极限确定模块，用于综合分析所述绘图，确定出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在本发明的优选实施方式中，所述容量极限确定模块包括：
增益获取模块，用于获取预先设定的比例增益值以及积分增益值；
交点绘制模块，用于在所述绘图上根据所述比例增益值以及积分增益值绘制交点；
极限确定模块，用于根据所述交点以及所述绘图得出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在本发明的优选实施方式中，所述n为4。
本发明的有益效果在于，提供了一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法以及系统，计及了多动态无功补偿装置间的耦合作用，可以得到满足系统小干扰稳定前提下的无功补偿装置接入容量的极限，对风电汇集地区系统规划具有一定的指导意义。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法的流程图；
图2为图1中的步骤S102的具体流程图；
图3为图1中的步骤S103的具体流程图；
图4为本发明实施例提供的测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统的结构框图；
图5为本发明实施例提供的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统中模态分析装置的结构框图；
图6为本发明实施例提供的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统中容量极限确定装置的结构框图；
图7(a)至图7(d)为本发明提供的具体实施例中某风电汇集地区的网架结构拓扑图；
图8为本发明提供的具体实施例中SVC控制器的恒电压控制框示意图；
图9为本发明提供的具体实施例中SVC控制参数的稳定边界示意图；
图10为风电场1投入SVC时恒电压控制PCC母线电压仿真曲线示意图；
图11为风电场1、2投入SVC时恒电压控制PCC母线电压仿真曲线示意图；
图12为风电场1、2、3投入SVC时恒电压控制PCC母线电压仿真曲线示意图；
图13为风电场1、2、3、4投入SVC时恒电压控制PCC母线电压仿真曲线示意图；
图14为图3中的步骤S303的具体流程图；
图15为本发明实施例提供的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统中容量极限确定模块的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
本发明针对现有技术中动态无功补偿装置包含着可以快速响应控制量变化的电力电子器件，随着风电渗透率的提高，多动态无功补偿装置间的耦合作用不可避免的会对系统小干扰稳定性产生影响的技术问题，提出了一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法以及系统。
图1为本发明提出的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法的具体流程图，请参阅图1，所述的方法包括：
S101：构建风电汇集地区的网架结构，所述网架结构依次接入一个、两个、……直至n个动态无功补偿装置SVC，所述网架结构包括SVC控制器。所述SVC控制器具有控制参数，其包括比例增益KP和积分增益KI。
步骤S101可通过电力系统电磁机电暂态混合仿真程序DIgSILENT(DigitalSimulation and Electrical Network)/Power Factory来实现，DIgSILENT提供了全面的电力系统元件模型库，包括了详细的系统元件模型如变压器、SVC和外部网络等。为方便用户建立自定义元件控制模型，该程序还提供了面向连续过程的仿真语言DSL(DIgSILENTSimulation Language)和面向程序化过程的编程语言DPL(DIgSILENT ProgrammingLanguge)。在DIgSILENT/Power Factory中搭建典型风电汇集地区系统网络及无功补偿控制装置恒电压控制方式的模型。
图7(a)至图7(d)为本发明提供的具体实施例中某风电汇集地区的网架结构拓扑图，请参阅图7(a)至图7(d)，某典型风电汇集地区网络拓扑图如图7(a)至图7(d)所示。图中E∠0表示无穷大系统的电压，XS为系统的等效电抗，XL表示各风电场高压母线与PCC间线路的等效电抗，该地区依次接入一个、二个、三个、四个风电场，分别通过35/220kV的变压器汇入220kV母线，XT为各风电场变压器电抗，每个风场中都配置动态无功补偿装置，四个风电场安装的动态无功补偿装置均为SVC(TCR+FC型)，SVC容量为33MVar；认为风机的功率因数为1，发出恒定的有功。
图8为本发明提供的具体实施例中SVC控制器的恒电压控制框示意图，请参阅图8，风电场静态无功补偿装置SVC较常采用的控制方式为恒电压控制。其中，KP,KI分别代表控制器的比例增益、积分增益。参考SVC生产厂家荣信参数配置，本模型参数设置诸如表1所示。
表1
参数设置 K<sub>P</sub> K<sub>I</sub>
恒电压控制 0.05 15
S102：对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界。图2为步骤S102的具体流程图，分别对接入电力系统的SVC风电场的数目从一个至n个分别进行模态分析。在具体的实施方式中，请参阅图7(a)至图7(d)，在该实施方式中n为4，则分别对以下四种状态进行分析：
(1)已投入SVC风电场的数目为0，即将新投入一台SVC，如图7(a)；
(2)已投入SVC风电场的数目为1，即将新投入一台SVC，如图7(b)；
(3)已投入SVC风电场的数目为2，即将新投入一台SVC，如图7(c)；
(4)已投入SVC风电场的数目为3，即将新投入一台SVC，如图7(d)。
S103：根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。图3为步骤S103的具体流程图。
图2为步骤S102的具体流程图，请参阅图2，该步骤具体包括：
S201：获取预先设置的所述控制参数的初始值、步长以及最大值。请参阅图7(a)至图7(d)，在该具体实施例中，诸如预先设置的KP的初始值为-0.15，最大值为0.15，步长为0.01，在其它实施方式中诸如设置KI的初始值为0，最大值为80，步长为1。
S202：根据所述初始值、步长以及最大值确定所述控制参数的集合。
S203：遍历所述控制参数的集合，对每个控制参数下的包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得到每个控制参数下的特征根；
S204：判断所述特征根的实部是否大于等于0且虚部是否大于0或小于0；
S205：当判断为是时，将所述特征根对应的控制参数筛选出来；
S206：根据所述筛选出来的控制参数进行绘图，得到参数附图，该步骤可利用Matlab来绘图。
S207：分析所述参数附图，得到所述控制器参数的边界。
图3为步骤S103的具体流程图，请参阅图3，该步骤具体包括：
S301：获取所述网架结构接入一个SVC时绘制的参数附图，称之为绘图；
S302：依次在所述绘图中绘制所述网架结构接入两个、三个、……n个SVC时的参数附图；
S303：综合分析所述绘图，确定出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
图14为步骤S303的具体流程图，请参阅图14，步骤S303包括：
S401：获取预先设定的比例增益值以及积分增益值。
本申请可以对即将新投入的SVC控制器参数KP,KI逐次自动修改然后进行模态分析，得到新投入SVC满足能使系统保持稳定条件的控制器参数边界随着已投入SVC风电场数目不同而变化的情况，如图7所示的具体实施例通过步骤S302得到的绘图如图9所示。随着已投入SVC风电场数目的增多新投入SVC参数的稳定边界逐渐向左移动。针对以上四种状态，新建风电场投入的SVC参数均按照表1中相同的参数进行整定，即假设预先设定的比例增益值KP＝0.05，积分增益值KI＝15。
S402：在所述绘图上根据所述比例增益值以及积分增益值绘制交点；
S403：根据所述交点以及所述绘图，得出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在图9中绘制比例增益以及积分增益的交点即点P，不难看出对应于前三种状态系统是小干扰稳定的，然而当已投入3SVC的系统投入第四台SVC后，系统便进入到小干扰不稳定的区域内，很可能会引发地区电压的异常振荡。即当SVC控制器参数统一整定为KP＝0.05，KI＝15时，该系统接入无功补偿的容量极限介于99MVar-132MVar。现有的一台SVC的接入无功补偿的容量一般为33MVar，因此在该种情形下，该系统接入无功补偿的容量极限介于99MVar(即三台SVC的接入无功补偿的容量)至132MVar(即四台SVC的接入无功补偿的容量)之间。因而可见，就恒电压的控制方式而言，由于风电汇集地区多SVC间存在较强的耦合作用，SVC的接入容量有限，需引起关注。本发明对实际系统规划阶段具有一定的指导意义。
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后，接下来，参考附图对本发明示例性实施方式的系统进行介绍。该装置的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”和“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件。尽管以下实施例所描述的模块较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图4为本发明实施例提供的测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统的结构框图，请参阅图4，所述系统包括：
构建装置100，用于构建风电汇集地区的网架结构，所述网架结构依次接入一个、两个、……直至n个动态无功补偿装置SVC，所述网架结构包括SVC控制器。所述SVC控制器具有控制参数，其包括比例增益KP和积分增益KI。
构建装置100通过电力系统电磁机电暂态混合仿真程序DIgSILENT(DigitalSimulation and Electrical Network)/Power Factory来实现，DIgSILENT提供了全面的电力系统元件模型库，包括了详细的系统元件模型如变压器、SVC和外部网络等。为方便用户建立自定义元件控制模型，该程序还提供了面向连续过程的仿真语言DSL(DIgSILENTSimulation Language)和面向程序化过程的编程语言DPL(DIgSILENT ProgrammingLanguge)。在DIgSILENT/Power Factory中搭建典型风电汇集地区系统网络及无功补偿控制装置恒电压控制方式的模型。
图7(a)至图7(d)为本发明提供的具体实施例中某风电汇集地区的网架结构拓扑图，请参阅图7(a)至图7(d)，某典型风电汇集地区网络拓扑图如图7(a)至图7(d)所示。图中E∠0表示无穷大系统的电压，XS为系统的等效电抗，XL表示各风电场高压母线与PCC间线路的等效电抗，该地区依次接入一个、二个、三个、四个风电场，分别通过35/220kV的变压器汇入220kV母线，XT为各风电场变压器电抗，每个风场中都配置动态无功补偿装置，四个风电场安装的动态无功补偿装置均为SVC(TCR+FC型)，SVC容量为33MVar；认为风机的功率因数为1，发出恒定的有功。
图8为本发明提供的具体实施例中SVC控制器的恒电压控制框示意图，请参阅图8，风电场静态无功补偿装置SVC较常采用的控制方式为恒电压控制。其中，KP,KI分别代表控制器的比例增益、积分增益。参考SVC生产厂家荣信参数配置，本模型参数设置诸如表1所示。
模态分析装置200，用于对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界。图5为模态分析装置200的具体结构框图，分别对接入电力系统的SVC风电场的数目从一个至n个分别进行模态分析。在具体的实施方式中，请参阅图7(a)至图7(d)，在该实施方式中n为4，则分别对以下四种状态进行分析：
(1)已投入SVC风电场的数目为0，即将新投入一台SVC；
(2)已投入SVC风电场的数目为1，即将新投入一台SVC；
(3)已投入SVC风电场的数目为2，即将新投入一台SVC；
(4)已投入SVC风电场的数目为3，即将新投入一台SVC。
容量极限确定装置300，用于根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。图6为容量极限确定装置300的具体结构框图。
图5为本发明实施例提供的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统中模态分析装置200的结构框图，请参阅图5，模态分析装置200包括：
获取模块201，用于获取预先设置的所述控制参数的初始值、步长以及最大值。请参阅图7(a)至图7(d)，在该具体实施例中，诸如预先设置的KP的初始值为-0.15，最大值为0.15，步长为0.01，在其他实施方式中诸如设置KI的初始值为0，最大值为80，步长为1。
集合确定模块202，用于根据所述初始值、步长以及最大值确定所述控制参数的集合。
特征根确定模块203，用于遍历所述控制参数的集合，对每个控制参数下的包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得到每个控制参数下的特征根；
判断模块204，用于判断所述特征根的实部是否大于等于0且虚部是否大于0或小于0；
筛选模块205，用于当判断为是时，将所述特征根对应的控制参数筛选出来；
绘图模块206，用于根据所述筛选出来的控制参数进行绘图，得到参数附图，该步骤可利用Matlab来绘图。
分析模块207，用于分析所述参数附图，得到所述控制器参数的边界。
图6为本发明实施例提供的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统中容量极限确定装置的结构框图，请参阅图6，容量极限确定装置300具体包括：
获取模块301，用于获取所述网架结构接入一个SVC时绘制的参数附图，称之为绘图；
绘制模块302，用于依次在所述绘图中绘制所述网架结构接入两个、三个、……n个SVC时的参数附图；
容量极限确定模块303，用于综合分析所述绘图，确定出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
图15为本发明实施例提供的一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统中容量极限确定模块的结构框图，请参阅图15，容量极限确定模块303包括：
增益获取模块401，用于获取预先设定的比例增益值以及积分增益值。
本申请可以对即将新投入的SVC控制器参数KP、KI逐次自动修改然后进行模态分析，得到新投入SVC满足能使系统保持稳定条件的控制器参数边界随着已投入SVC风电场数目不同而变化的情况，如图7所示的具体实施例通过步骤S302得到的绘图如图9所示。随着已投入SVC风电场数目的增多新投入SVC参数的稳定边界逐渐向左移动。针对以上四种状态，新建风电场投入的SVC参数均按照表1中相同的参数进行整定，即假设预先设定的比例增益KP＝0.05，积分增益KI＝15。
交点绘制模块402，用于在所述绘图上根据所述比例增益值以及积分增益值绘制交点；
极限确定模块403，用于根据所述交点以及所述绘图得出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
在图9中绘制比例增益以及积分增益的交点即点P，不难看出对应于前三种状态系统是小干扰稳定的，然而当已投入3SVC的系统投入第四台SVC后，系统便进入到小干扰不稳定的区域内，很可能会引发地区电压的异常振荡。即当SVC控制器参数统一整定为KP＝0.05，KI＝15时，该系统接入无功补偿的容量极限介于99MVar-132MVar。现有的一台SVC的接入无功补偿的容量一般为33MVar，因此在该种情形下，该系统接入无功补偿的容量极限介于99MVar(即三台SVC的接入无功补偿的容量)至132MVar(即四台SVC的接入无功补偿的容量)之间。因而可见，就恒电压的控制方式而言，由于风电汇集地区多SVC间存在较强的耦合作用，SVC的接入容量有限，需引起关注。本发明对实际系统规划阶段具有一定的指导意义。
此外，尽管在上文详细描述中提及了系统的若干单元模块，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。同样，上文描述的一个单元的特征和功能也可以进一步划分为由多个单元来具体化。
以下具体实施例以依次接入一个、2个、3个、4个动态无功补偿装置SVC，说明利用本发明的测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统是如何实现的。
本发明所提出的对风电汇集地区动态无功补偿装置接入容量稳定性分析的方案首先搭建风电汇集地区网架结构及动态无功补偿装置(SVC)模型；其次得到新投入SVC满足能使系统保持稳定条件的控制器参数边界随着已投入SVC风电场数目不同而变化的情况；最后根据绘制的SVC稳定参数边界确定某控制参数对应的接入容量极限。图7(a)至图7(d)为本发明提供的具体实施例中某风电汇集地区的网架结构拓扑图，图8为本发明提供的具体实施例中SVC控制器的恒电压控制框示意图。在该具体实施例中分别对以下四种状态进行分析，即：
(1)系统中已投入SVC风电场的数目为0，即将新投入一台SVC；
(2)系统中已投入SVC风电场的数目为1，即将新投入一台SVC；
(3)系统中已投入SVC风电场的数目为2，即将新投入一台SVC；
(4)系统中已投入SVC风电场的数目为3，即将新投入一台SVC。
本申请可以对即将新投入的SVC控制器参数KP,KI逐次自动修改然后进行模态分析，得到新投入SVC满足能使系统保持稳定条件的控制器参数边界随着已投入SVC风电场数目不同而变化的情况，如图7(a)至图7(d)所示的具体实施例通过步骤S302得到的绘图如图9所示。随着已投入SVC风电场数目的增多新投入SVC参数的稳定边界逐渐向左移动。针对以上四种状态，如果新建风电场投入的SVC参数均按照表1中相同的参数进行整定，即KP＝0.05，KI＝15，在图9中找到这一点P，不难看出对应于前三种状态系统是小干扰稳定的，然而当已投入3SVC的系统投入第四台SVC后，系统便进入到小干扰不稳定的区域内，很可能会引发地区电压的异常振荡。即当SVC控制器参数统一整定为KP＝0.05，KI＝15时，该系统接入无功补偿的容量极限介于99MVar-132MVar。因而可见，就恒电压的控制方式而言，由于风电汇集地区多SVC间存在较强的耦合作用，SVC的接入容量有限，需引起关注。本发明对实际系统规划阶段具有一定的指导意义。
本发明提到的对风电汇集地区动态无功补偿装置接入容量的稳定性分析，能对新SVC投入后系统的小干扰稳定性进行很好的体现。表2列出了在风电场SVC采用高压侧恒电压控制时，系统的振荡模态随着投入SVC风电场数目增加的变化情况。
表2
投入SVC风电场数目 具有振荡模态的特征根 振荡频率
1 -18.12±j92.87 14.78Hz
2 -9.24±j129.41 20.60Hz
3 -2.12±j162.46 25.86Hz
4 5.03±j200.92 31.98Hz
表2的结果表明，当风电场SVC采用高压侧恒电压控制时，具有振荡模态的特征根随着投入SVC风电场个数的增多而向右移动，且振荡频率升高，特别的，当投入SVC风电场数目达到4时，出现了右半平面特征根。此外，进一步利用DIgSILENT的时域仿真(RMS)进行验证。4个风电场依次分别投入采用高压侧恒电压控制及方式的SVC,其中以某个风电场的有功出力减小作为扰动，观察PCC母线电压的情况。时域仿真结果如图10、图11、图12、图13所示。从图10、图11、图12、图13中可以看出，当SVC采用高压侧恒电压控制方式时，系统的小干扰稳定性随着投入SVC的风电场的个数的增多而变差，振荡频率随之升高。特征根分析及时域仿真的结果均印证了本方法的正确性。
如上所述，提供了一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法以及系统，计及了多动态无功补偿装置间的耦合作用，可以得到满足系统小干扰稳定前提下的无功补偿装置接入容量的极限，对风电汇集地区系统规划具有一定的指导意义。
对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware
Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (8)

1.一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的方法，其特征是，所述方法包括：
构建风电汇集地区的网架结构，所述网架结构依次接入一个、两个、……直至n个动态无功补偿装置SVC，所述网架结构包括SVC控制器；
对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界；
根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限，包括：获取所述网架结构接入一个SVC时绘制的参数附图，称之为绘图；依次在所述绘图中绘制所述网架结构接入两个、三个、……n个SVC时的参数附图；获取预先设定的比例增益值以及积分增益值；在所述绘图上根据所述比例增益值以及积分增益值绘制交点；根据所述交点以及所述绘图，得出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述控制参数包括比例增益和积分增益。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界包括：
获取预先设置的所述控制参数的初始值、步长以及最大值；
根据所述初始值、步长以及最大值确定所述控制参数的集合；
遍历所述控制参数的集合，对每个控制参数下的包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得到每个控制参数下的特征根；
判断所述特征根的实部是否大于等于0且虚部是否大于0或小于0；
当判断为是时，将所述特征根对应的控制参数筛选出来；
根据所述筛选出来的控制参数进行绘图，得到参数附图；
分析所述参数附图，得到所述控制参数的边界。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述n为4。
5.一种测试风电汇集地区动态无功补偿装置的接入稳定性的系统，其特征是，所述系统包括：
构建装置，用于构建风电汇集地区的网架结构，所述网架结构依次接入一个、两个、……直至n个动态无功补偿装置SVC，所述网架结构包括SVC控制器；
模态分析装置，用于对包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得出能使所述风电汇集地区保持稳定的所述SVC控制器的控制参数的边界；
容量极限确定装置，用于根据所述边界确定所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限，包括：获取模块，用于获取所述网架结构接入一个SVC时绘制的参数附图，称之为绘图；绘制模块，用于依次在所述绘图中绘制所述网架结构接入两个、三个、……n个SVC时的参数附图；增益获取模块，用于获取预先设定的比例增益值以及积分增益值；交点绘制模块，用于在所述绘图上根据所述比例增益值以及积分增益值绘制交点；极限确定模块，用于根据所述交点以及所述绘图得出所述风电汇集地区的接入无功补偿容量极限。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述控制参数包括比例增益和积分增益。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述模态分析装置包括：
获取模块，用于获取预先设置的所述控制参数的初始值、步长以及最大值；
集合确定模块，用于根据所述初始值、步长以及最大值确定所述控制参数的集合；
特征根确定模块，用于遍历所述控制参数的集合，对每个控制参数下的包含所述风电汇集地区的电力系统进行模态分析，得到每个控制参数下的特征根；
判断模块，用于判断所述特征根的实部是否大于等于0且虚部是否大于0或小于0；
筛选模块，用于当所述判断模块判断为是时，将所述特征根对应的控制参数筛选出来；
绘图模块，用于根据所述筛选出来的控制参数进行绘图，得到参数附图；
分析模块，用于分析所述参数附图，得到所述控制参数的边界。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征是，所述n为4。
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