一種風(fēng)電匯集地區(qū)電壓靈敏度的分析方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電壓控制技術(shù)，具體地，是關(guān)于一種風(fēng)電匯集地區(qū)電壓 靈敏度的分析方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于我國(guó)風(fēng)能資源的分布特點(diǎn)，決定了目前所采取的風(fēng)電大規(guī)模集中接入，長(zhǎng)距 離輸送供給負(fù)荷的方式。隨著風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大，這種方式帶來(lái)的弊端日益顯露，即 集中并網(wǎng)的輸電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)短路容量較小，局部擾動(dòng)可能也會(huì)在大片區(qū)域引起連鎖響應(yīng)。近 年來(lái)，風(fēng)電大規(guī)模集中地區(qū)發(fā)生多起風(fēng)機(jī)連鎖脫網(wǎng)事故，其中一部分事故是由于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi) 某些風(fēng)電機(jī)組沒(méi)有進(jìn)行低電壓穿越的改造，從而在場(chǎng)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)導(dǎo)致這些風(fēng)電機(jī)組 低電壓脫網(wǎng)，其他機(jī)組又因?yàn)闊o(wú)功過(guò)剩而導(dǎo)致其高電壓脫網(wǎng)。另一部分事故則是由于多風(fēng) 場(chǎng)風(fēng)機(jī)在無(wú)故障情況下均因高電壓導(dǎo)致連鎖脫網(wǎng)。
[0003] 為避免上述事故的發(fā)生，需對(duì)靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC)控制方式的風(fēng)電匯集地區(qū)進(jìn) 行電壓穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，現(xiàn)有的電壓穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法中所針對(duì)的SVC由感性支路和容性支路組 成，但目前大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)SVC僅控制感性支路，而容性支路則采用手動(dòng)投切的方式，該評(píng)價(jià) 方法針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)SVC感性支路恒無(wú)功控制展開討論，研究在系統(tǒng)中有電容擾動(dòng)時(shí)，利用電 壓-無(wú)功靈敏度法評(píng)價(jià)SVC的此種控制方式對(duì)匯集地區(qū)電壓穩(wěn)定性影響。
[0004] 此種評(píng)價(jià)方法存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)：（1)僅考慮風(fēng)電場(chǎng)SVC的動(dòng)態(tài)行為，且區(qū)內(nèi)各風(fēng) 電場(chǎng)均采用SVC感性支路恒無(wú)功控制方式。但從實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)的PMU數(shù)據(jù)來(lái)看，事故發(fā)生前 風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功設(shè)備主要為雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG)，還有一部分風(fēng)電場(chǎng)投有靜止無(wú)功發(fā) 生器（SVG)。（2)僅把動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的感性無(wú)功投入量作為導(dǎo)致電壓靈敏度增大的因 素，且分析過(guò)程假定初始場(chǎng)內(nèi)投入電容器容量與動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置感性支路無(wú)功投入量相 等的條件。然而，風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際投入的電容器容量可能并不符合這一條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種風(fēng)電匯集地區(qū)電壓靈敏度的分析方法及 裝置，以克服現(xiàn)有的電壓穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法中所存在的缺陷。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種風(fēng)電匯集地區(qū)電壓靈敏度的分析方 法，該分析方法包括：根據(jù)靜止同步補(bǔ)償器與風(fēng)電匯集系統(tǒng)的無(wú)功交換關(guān)系建立潮流方程 式；根據(jù)所述潮流方程式建立所述風(fēng)電匯集系統(tǒng)中所有風(fēng)機(jī)均以恒功率因數(shù)運(yùn)行，且發(fā)出 的有功恒定時(shí)的第二潮流方程式；根據(jù)所述第二潮流方程式獲取第一無(wú)功電壓靈敏度及第 一電納電壓靈敏度，并進(jìn)一步獲取所述靜止同步補(bǔ)償器采用恒無(wú)功控制時(shí)的第二無(wú)功電壓 靈敏度及第二電納電壓靈敏度；根據(jù)所述第一電納電壓靈敏度及第二電納電壓靈敏度生成 無(wú)功電流I、投入的電容量B。以及風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)之間的等效阻抗X之間的第一關(guān)系式，以及 感性支路投入的導(dǎo)納值^、投入的電容量B。以及風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)之間的等效阻抗X之間的第 二關(guān)系式；根據(jù)所述第一關(guān)系式分別對(duì)無(wú)功電流I、電容量B。及等效阻抗X求導(dǎo)，獲取所述 無(wú)功電流I、電容量B。及等效阻抗X與電壓-無(wú)功靈敏度增大程度之間的第一關(guān)系；并且根 據(jù)所述第二關(guān)系式分別對(duì)導(dǎo)納值&、電容量B。及等效阻抗X求導(dǎo)，獲取所述導(dǎo)納值B p電容 量B。及等效阻抗X與電壓-無(wú)功靈敏度增大程度之間的第二關(guān)系。
[0007] 在一實(shí)施例中，上述的潮流方程式為：
其中，X為風(fēng)電場(chǎng)的系統(tǒng)總阻抗，X = XS+XJXT，Xs 為系統(tǒng)阻抗、I為輸電線路阻抗、X τ為升壓變壓器阻抗；I為靜止同步補(bǔ)償器向系統(tǒng)提供的 無(wú)功電流；P為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有風(fēng)機(jī)發(fā)出的有功；Q為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有風(fēng)機(jī)發(fā)出的無(wú)功；B。為風(fēng) 電場(chǎng)內(nèi)初始狀態(tài)所投電容器的導(dǎo)納值；無(wú)窮大電壓E = 1。
[0009] 在一實(shí)施例中，上述的第二潮流方程式為：
其中，Bc為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)初始狀態(tài)所投 電容器的導(dǎo)納值。
[0011] 在一實(shí)施例中，上述的第一無(wú)功電壓靈敏度及第一電納電壓靈敏度;^__為：
[0013] 在一實(shí)施例中，上述的靜止同步補(bǔ)償器采用恒無(wú)功控制時(shí)，Qstat= IV恒定，則所述 的第二無(wú)功電壓靈敏度￥及第二電納電壓靈敏度為：
[0015] 在一實(shí)施例中，上述的第一關(guān)系式為ΑΦ。，I，X)=以(￥+(1_￥8。)乂)，所述的第二 關(guān)系式為：f2(B。，By X) = 2V\(1+((B「BJX)X)，其中，初始狀態(tài)靜止無(wú)功補(bǔ)償器感性 支路所投入的導(dǎo)納值。
[0016] 在一實(shí)施例中，上述的第一關(guān)系為：
[0018] 在一實(shí)施例中，上述的第二關(guān)系為：
[0020] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種風(fēng)電匯集地區(qū)電壓靈敏度的分析裝置，所述的分析裝置 包括：潮流方程式建立單元，用于根據(jù)靜止同步補(bǔ)償器與風(fēng)電匯集系統(tǒng)的無(wú)功交換關(guān)系建 立潮流方程式；第二潮流方程式建立單元，用于根據(jù)所述潮流方程式建立所述風(fēng)電匯集系 統(tǒng)中所有風(fēng)機(jī)均以恒功率因數(shù)運(yùn)行，且發(fā)出的有功恒定時(shí)的第二潮流方程式；電壓靈敏度 獲取單元，用于根據(jù)所述第二潮流方程式獲取第一無(wú)功電壓靈敏度及第一電納電壓靈敏 度，并進(jìn)一步獲取所述靜止同步補(bǔ)償器采用恒無(wú)功控制時(shí)的第二無(wú)功電壓靈敏度及第二電 納電壓靈敏度；關(guān)系式生成單元，用于根據(jù)所述第一電納電壓靈敏度及第二電納電壓靈敏 度生成無(wú)功電流I、投入的電容量B。以及風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)之間的等效阻抗X之間的第一關(guān)系 式，以及感性支路投入的導(dǎo)納值^、投入的電容量B。以及風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)之間的等效阻抗X之 間的第二關(guān)系式；關(guān)系獲取單元，用于根據(jù)所述第一關(guān)系式分別對(duì)無(wú)功電流I、電容量B。及 等效阻抗X求導(dǎo)，獲取所述無(wú)功電流I、電容量B。及等效阻抗X與電壓-無(wú)功靈敏度增大程 度之間的第一關(guān)系；并且根據(jù)所述第二關(guān)系式分別對(duì)導(dǎo)納值&、電容量B。及等效阻抗X求 導(dǎo)，獲取所述導(dǎo)納值&、電容量B。及等效阻抗X與電壓-無(wú)功靈敏度增大程度之間的第二 關(guān)系。
[0021] 在一實(shí)施例中，上述的潮流方程式為：
其中，X為風(fēng)電場(chǎng)的系統(tǒng)總阻抗，X = XS+XJXT，XS 為系統(tǒng)阻抗、I為輸電線路阻抗、X τ為升壓變壓器阻抗；I為靜止同步補(bǔ)償器向系統(tǒng)提供的 無(wú)功電流；P為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有風(fēng)機(jī)發(fā)出的有功；Q為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有風(fēng)機(jī)發(fā)出的無(wú)功；B。為風(fēng) 電場(chǎng)內(nèi)初始狀態(tài)所投電容器的導(dǎo)納值；無(wú)窮大電壓E = 1。
[0023] 在一實(shí)施例中，上述的第二潮流方程式為：
[0024] (1-BCX)2V4+2IX(1-B CX)V3+(I2X2-1)V2+P 2X2= 0,其中，Bc 為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)初始狀態(tài)所投 電容器的導(dǎo)納值。
[0025] 在一實(shí)施例中，上述的第一無(wú)功電壓靈敏度及第一電納電壓靈敏度為：
[0027] 在一實(shí)施例中，上述的靜止同步補(bǔ)償器采用恒無(wú)功控制時(shí)，Qstat= IV恒定，則所述 的第二無(wú)功電壓靈敏度及第二電納電壓靈敏度為：
[0029] 在一實(shí)施例中，上述的第一關(guān)系式為J1 (B。，I，X) = IX (V+(I-VBJX)，所述的第二 關(guān)系式為：f2(B。，By X) = 2V\(1+((B「BJX)X)，其中，初始狀態(tài)靜止無(wú)功補(bǔ)償器感性 支路所投入的導(dǎo)納值。
[0030] 在一實(shí)施例中，上述的第一關(guān)系為：
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，綜合考慮風(fēng)電匯集地區(qū)靜止無(wú)功發(fā)生器和雙饋式 感應(yīng)發(fā)電機(jī)影響電壓靈敏度的內(nèi)在因素，對(duì)風(fēng)電匯集地區(qū)的電壓靈敏度進(jìn)行分析，對(duì)預(yù)防 風(fēng)電匯集地區(qū)發(fā)生大規(guī)模無(wú)故障脫網(wǎng)事故具有參考價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電匯集地區(qū)電壓靈敏度的分析方法的流程圖；
[0037] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的STATC0M與風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功交換關(guān)系圖；
[0038] 圖3為風(fēng)電匯集地區(qū)在初始容性無(wú)功的情況下，在受到電容擾動(dòng)后電壓上升情況 示意圖；
[0039] 圖4為風(fēng)電匯集地區(qū)在初始感性無(wú)功的情況下，在受到電容擾動(dòng)后電壓上升情況 示意圖；
[0040] 圖5為風(fēng)電匯集地區(qū)在系統(tǒng)短路容量不同的情況下，在受到電容擾動(dòng)后電壓上升 情況不意圖；
[0041] 圖6為據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電匯集地區(qū)電壓靈敏度的分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所