一种受端电网动态无功补偿装置配置位置选择的方法

摘要

本发明公开了一种受端电网动态无功补偿装置配置位置选择的方法。受端电网动态无功补偿装置配置位置选择是基于电力系统安全稳定和动态电压支撑量化分析方法，以系统电压稳定裕度和支撑效果反映配置位置对系统综合影响。该方法克服静态配置方法不能反映系统扰动的影响，综合全面反映了动态无功补偿装置配置站点对系统安全稳定特性的改善效果，充分发挥了动态无功补偿装置作用。因此，受端电网动态无功补偿装置配置位置选择方法具有较好的实际指导意义。

主权项

一种受端电网动态无功补偿装置配置位置选择的方法，包括下列步骤：(1)确定受端电网所研究的区域和运行方式，利用电力系统综合分析软件电力系统综合分析平台(PSD‑BPA)计算系统功率同步扰动，在负荷功率同步增大时，考虑电压控制节点(PV)无功功率越限约束，得到电力系统运行各时段的动态仿真数据；(2)计算各负荷节点(PQ)系统综合动态等值阻抗、负荷静态等值阻抗和阻抗模裕度；(a)负荷静态等值阻抗：$Z_{\mathrm{it}}=\frac{V_{\mathrm{it}}}{I_{\mathrm{it}}}---\left(1\right)$式中：Z_it为i节点t时刻的负荷静态等值阻抗；V_it为i节点t时刻负荷节点电压值；I_it为i节点t时刻负荷电流；(b)综合动态等值阻抗为：$Z_{\mathrm{iTHEVt}}=\frac{d{V}_i}{{\mathrm{dI}}_i}=\frac{V_{\mathrm{it}}-V_{i(t-1)}}{I_{\mathrm{it}}-I_{i(t-1)}}---\left(\text{2}\right)$式中：Z_iTHEVt为i节点t时刻的综合动态等值阻抗；dV_i为i节点t时刻的电压变化率；dI_i为i节点t时刻的电流变化率；V_it为系统i节点t时刻的的负荷电压值；V_i(t‑1)为系统i节点t‑1时刻的负荷电压值；I_it为系统i节点t时刻的负荷电流值；I_i(t‑1)为系统i节点t‑1时刻的负荷电流值；(c)负荷阻抗模裕度为：${\mu }_{\mathrm{it}}=\frac{\left|Z_{\mathrm{iLDt}}\right|-\left|Z_{\mathrm{iTHEVt}}\right|}{\left|Z_{\mathrm{iLDt}}\right|}---\left(3\right)$(d)节点负荷阻抗模裕度平均值：${\bar{\mu }}_t=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mu }_{\mathrm{it}}}{n}---\left(4\right)$式中：μ_it为负荷阻抗模裕度；0≤μ_it＜1，为t时刻负荷阻抗模裕度平均值，n是考察的时间跨度内总步长数；Z_iLDt为系统i方式下t时刻的负荷静态阻抗值；Z_iTHEVt为系统i方式下t时刻的综合动态等值阻抗；根据阻抗模裕度μ_it大小，对电力系统节点电压稳定性强弱排序，确定准稳态分析方法系统电压稳定性较弱的节点集合，μ_it低于的平均值的点确定为安装静止同步补偿器(STATCOM)的待选节点集B＝{B₁，B₂，…，B_m}；(3)针对受端电网所研究的区域，对电力系统进行时域扫描，根据故障后各节点电压降之和确定威胁电力系统暂态电压稳定的关键故障集合{F₁，F₂，...，F_NI}；(4)待选节点配置容量，若待选节点电压等级为500KV配置容量则为±200Mvar，若待选节点电压等级220KV则配置容量为±30Mvar；(5)分别在各个待选节点安装STATCOM，对关键故障集合{F₁，F₂，...，F_NI}再次进行时域仿真；(6)根据时域仿真结果，计算节点B_i(j＝1，2...，m)的改进轨迹灵敏度指标(TSI_j)；${\mathrm{TSI}}_j=\underset{l=1}{\overset{N_l}{\Sigma }}\left\{W_{\mathrm{Fl}}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\right[W_{\mathrm{bi}}\underset{k=1}{\overset{N_k}{\Sigma }}{W}_k\frac{V_{i,l}(t_k,Q_{j0}+\Delta Q_{j\left(\mathrm{STATCOM}\right)})-V_{i,l}(t_k,Q_{j0})}{S_{\mathrm{STATCOM}}}\left]\right\}---\left(5\right)$式中：TSI_j为节点B_j的改进TSI；N₁为考察故障总数；W_Fl为故障F₁的权重，F₁(l＝1，2，··，N₁)；W_bi为节点B_i电压的权重；V_i，l(t_k，Q_j0+ΔQ_j(STATCOM))为节点B_j安装额定容量为S_STATCOM的STATCOM后，在故障F₁下，节点电压V_i在t＝t_k时刻的值；Q_j(STATCOM)为在节点B_j安装STATCOM后，STATCOM释放的无功功率；V_i，l(t_k，Q_j0)为安装STATCOM前，在故障F₁下，V_i在t＝t_k时刻的值；当采样间隔Δt为常数且足够小时，[V_i，l(t_k，Q_j0+ΔQ_j(STATCOM))‑V_i，l(t_k，Q_j0)]Δt为在节点B_j安装STATCOM后电压曲线V_i(t)在时间区间[t₁，t_Nk]内的V‑t面积增量；N_k是指考查的时间刻度的总数，W_k是指k时刻的权重系数，Q_j0是指注入节点j的初始无功功率，ΔQ_j(STATCOM)是指节点j新增加的STATCOM装置的容量；(7)对待选安装节点根据TSI_j按照升序排序，TSI_j指标值最大者即为待选节点集合B＝{B1，B2，…，Bm}中选出的动态无功补偿装置配置点；(8)在选出的动态无功补偿装置配置点安装STATCOM，进行对关键故障集合{F₁，F₂，...，F_NI}的时域仿真，如果未达到在故障状态下每个节点电压暂态恢复阶段第一个时间刻度电压水平均达≥0.75Pu以上的配置方案暂态稳定目标，则将该配置点保持配置状态并从待选节点集合B＝{B₁，B₂，…，B_m}中去除，再在其余待选节点集合B＝{B₁，B₂，…，B_m}中分别安装STATCOM，对关键故障集合{F₁，F₂，...，F_NI}再次进行时域仿真，按照(6)、(7)步方法求出需要增加的配置点集，直至满足故障状态下每个节点电压暂态恢复阶段第一个时间刻度电压水平均达≥0.75Pu以上；(9)得出优化配置点集，确定无功补偿装置配置位置最终配置方案。