專利名稱：省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及220kV變電站的無功補償配置方法，特別適用于解決單組補償容量配置偏大、感性與動態(tài)無功補償缺乏所引起的電壓調(diào)控問題。
背景技術(shù)：
220kV變電站的無功補償配置是其進行電壓調(diào)控的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。作為高壓輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的關(guān)鍵連接電壓層，220kV變電站的電壓調(diào)控對受端電網(wǎng)經(jīng)濟運行和安全穩(wěn)定的影響日益突出。傳統(tǒng)無功補償配置方法中沒有明確的指標計算，在實際工程中也難以兼顧單組容量控制精度和總補償容量及間隔限制的實質(zhì)矛盾。不少220kV變電站的電壓調(diào)控能力難以滿足負荷波動需求，具體表現(xiàn)為(I)手段缺乏一缺乏感性補償，使得負荷低谷時，電壓調(diào)控困難，無功盈余，電壓偏聞;(2)精度不足一電容器單組容量較大，投入引起IOkV母線電壓升幅較大，容易造成投切振蕩問題；(3)可靠性低一頻繁投切引起裝置閉鎖，降低了可投率，無功補償設備壽命也受到了影響；(4)電壓支撐能力弱一對于受端系統(tǒng)，由于動態(tài)無功補償缺乏，電壓失穩(wěn)風險問題關(guān)出。靜止同步補償器(StaticSynchronous Compensator,簡稱 STATC0M)等柔性交流輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmission Systems,簡稱FACTS)設備為解決受端電網(wǎng)電壓無功問題提供了重要手段。隨著國產(chǎn)STATC0M生產(chǎn)的規(guī)?；湓靸r將逐漸逼近靜止無功發(fā)生器(Static Var Compensator,簡稱SVC)和并聯(lián)電抗器，因而具有越來越強的生命力。 IOkV電壓級直接式的STATC0M，免去了升壓變壓器，能兼顧受端電網(wǎng)動態(tài)無功補償、感性無功補償和較高精度容性無功補償?shù)男枨?，并不會顯著增加變電站占地面積，是當前220kV 無功補償配置一攬子解決的最佳辦法。因此，合理的STATC0M配置可以代替增多幾個間隔來精細化容性補償和配置感性補償?shù)姆椒?，且比后者還多了暫態(tài)電壓支撐能力。同時，同步關(guān)合技術(shù)，即斷路器動、靜觸頭在控制系統(tǒng)的控制下，在系統(tǒng)電壓波形的指定相角處關(guān)合， 使得電容器組等電力設備在系統(tǒng)沖擊最小的情況下投入，適應更為頻繁投切的電壓調(diào)控需求，顯著提高無功補償設備的可靠性和使用壽命。STATC0M與普通無功補償設備(如電容器組)進行配合具有多種綜合補償方法，并已得到了工程界的關(guān)注，顯示了 STATC0M和電容器組相結(jié)合具有技術(shù)經(jīng)濟性優(yōu)勢。目前，南方電網(wǎng)百兆級STATC0M工程已落戶500kV東莞站，但大容量STATC0M造價昂貴且控制效果存疑。相比而言，分散地在220kV變電站配置十兆級及以下容量的STATC0M，更接近負荷，來解決就地動態(tài)電壓支撐問題將使省級電網(wǎng)無功電壓調(diào)控手段更靈活，更有利于提供區(qū)域電壓調(diào)控能力。值得注意的是，如果STATC0M需經(jīng)升壓變壓器接入，難免會影響其動態(tài)響應速度；傳統(tǒng)普通電容器的開關(guān)控制也難以適應頻繁投切及與STATC0M配合的快速控制要求； 動態(tài)無功容量的配置更是缺乏指標的指導。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對單組補償容量配置偏大、感性與動態(tài)無功補償缺乏所引起的電壓調(diào)控問題，提供省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法。本發(fā)明能兼顧受端電網(wǎng)動態(tài)無功補償、感性無功補償和較高精度容性無功補償?shù)男枨?，并不會顯著增加變電站占地面積，是當前220kV無功補償一攬子解決的最佳辦法。本發(fā)明的省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法采用以下步驟分散地給省級電網(wǎng)中的220kV變電站進行配置(I)計算獲取220kV變電站的超調(diào)率，即粗超調(diào)率λ Q1和精超調(diào)率λ Q2 ；(2)將粗超調(diào)率λ Q1換算為單組補償配置率aQ1，將精超調(diào)率λ Q2換算為單組補償配置率α Q2 ；(3)按a Q1和a Q2分別配置變電站無功補償和一組不帶升壓變壓器的IOkV電壓級的STATC0M，無功補償采用具有同步關(guān)合技術(shù)的開關(guān)。上述省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法中，無功超調(diào)率指標量化了變電站無功調(diào)節(jié)精度的要求，超調(diào)率指標由以下步驟獲得(I)潮流計算獲得各運行情況下220kV變電站主變壓器各補償率31無功補償投入后相應的三側(cè)電壓，主變壓器的高壓側(cè)接由無窮大電源和系統(tǒng)短路電抗組成的等值系統(tǒng)、中壓側(cè)直接接負荷、低壓側(cè)接恒阻抗模型的無功補償，各運行情況是指各系統(tǒng)等值電抗、負荷的組合，所述補償率St定義為補償總?cè)萘颗c變壓器容量的比值，如式(I)所示
權(quán)利要求
1.省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法，其特征在于采用以下步驟分散地給省級電網(wǎng)中的220kV變電站進行配置，具體包括步驟(1)計算獲取220kV變電站的超調(diào)率，即粗超調(diào)率λQ1和精超調(diào)率λ Q2 ；(2)將粗超調(diào)率λQ1換算為單組補償配置率aQ1，將精超調(diào)率λ Q2換算為單組補償配置率 α Q2 ;(3)按aQ1和a Q2分別配置變電站無功補償和一組不帶升壓變壓器的IOkV電壓級的 STATC0M，無功補償采用具有同步關(guān)合技術(shù)的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法，其特征在于步驟(I)中所述超調(diào)率指標由以下步驟獲得(I)潮流計算獲得各運行情況下220kV變電站主變壓器各補償率31無功補償投入后相應的三側(cè)電壓，主變壓器的高壓側(cè)接由無窮大電源和系統(tǒng)短路電抗組成的等值系統(tǒng)、中壓側(cè)直接接負荷、低壓側(cè)接恒阻抗模型的無功補償，各運行情況是指各系統(tǒng)等值電抗、負荷的組合，所述補償率St定義為補償總?cè)萘颗c變壓器容量的比值，如式(I)所示
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法，其特征在于步驟(2)需將步驟(I)中所述的超調(diào)率通過以下方法換算得到單組補償配置率直接取λ Q1為單組補償配置率CIqi，或取該變電站已有無功補償?shù)呐渲寐?，?% 8% ;取區(qū)間
中任一個整數(shù)，即可獲得單組補償配置率ciQ2，所述單組補償配置率aQ定義為單組補償容量與變壓器容量的比值，如式(3)所示
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法，其特征在于步驟(3)中所述同步關(guān)合技術(shù)是指開關(guān)即斷路器的動、靜觸頭在控制系統(tǒng)的控制下，能在電網(wǎng)沖擊電流影響最小的電壓相角處關(guān)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法，其特征在于采用步驟(I) ⑶將十兆級及以下容量的STATC0M分散配置于多個220kV變電站。
全文摘要
本發(fā)明提供的省級電網(wǎng)分布式柔性無功補償配置方法，首先計算獲取220kV變電站的超調(diào)率指標，即粗超調(diào)率λQ1和精超調(diào)率λQ2，并相應換算為單組補償率αQ1和αQ2；接著按αQ1和αQ2分別配置站內(nèi)無功補償和一組不帶升壓變壓器的10kV電壓級STATCOM，無功補償采用具有同步關(guān)合技術(shù)的開關(guān)；最后分散地給省級電網(wǎng)中220kV變電站進行配置。本發(fā)明不僅能提供容性、感性和動態(tài)無功補償，還能在故障下提供有效電壓支撐。省級電網(wǎng)多個變電站采用后，有利于區(qū)域電網(wǎng)實現(xiàn)動態(tài)節(jié)能降耗和電壓穩(wěn)定性的提高，為實現(xiàn)變電站無功電壓智能化控制奠定基礎(chǔ)。
文檔編號H02J3/18GK102593842SQ20121001041
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者張勇軍, 張豪 申請人:華南理工大學