一種風電匯集地區電壓靈敏度的分析方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明是關于風電場無功電壓控制技術，具體地，是關于一種風電匯集地區電壓 靈敏度的分析方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 由于我國風能資源的分布特點，決定了目前所采取的風電大規模集中接入，長距 離輸送供給負荷的方式。隨著風機裝機容量的不斷擴大，這種方式帶來的弊端日益顯露，即 集中并網的輸電網絡結構短路容量較小，局部擾動可能也會在大片區域引起連鎖響應。近 年來，風電大規模集中地區發生多起風機連鎖脫網事故，其中一部分事故是由于風電場內 某些風電機組沒有進行低電壓穿越的改造，從而在場內發生短路故障時導致這些風電機組 低電壓脫網，其他機組又因為無功過剩而導致其高電壓脫網。另一部分事故則是由于多風 場風機在無故障情況下均因高電壓導致連鎖脫網。
[0003] 為避免上述事故的發生，需對靜止無功補償器（SVC)控制方式的風電匯集地區進 行電壓穩定性評價，現有的電壓穩定性評價方法中所針對的SVC由感性支路和容性支路組 成，但目前大多數風電場SVC僅控制感性支路，而容性支路則采用手動投切的方式，該評價 方法針對風電場SVC感性支路恒無功控制展開討論，研究在系統中有電容擾動時，利用電 壓-無功靈敏度法評價SVC的此種控制方式對匯集地區電壓穩定性影響。
[0004] 此種評價方法存在以下兩個缺點：（1)僅考慮風電場SVC的動態行為，且區內各風 電場均采用SVC感性支路恒無功控制方式。但從實際風電場的PMU數據來看，事故發生前 風電場動態無功設備主要為雙饋式感應發電機（DFIG)，還有一部分風電場投有靜止無功發 生器（SVG)。（2)僅把動態無功補償裝置的感性無功投入量作為導致電壓靈敏度增大的因 素，且分析過程假定初始場內投入電容器容量與動態無功補償裝置感性支路無功投入量相 等的條件。然而，風電場實際投入的電容器容量可能并不符合這一條件。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例的主要目的在于提供一種風電匯集地區電壓靈敏度的分析方法及 裝置，以克服現有的電壓穩定性評價方法中所存在的缺陷。
[0006] 為了實現上述目的，本發明實施例提供一種風電匯集地區電壓靈敏度的分析方 法，該分析方法包括：根據靜止同步補償器與風電匯集系統的無功交換關系建立潮流方程 式；根據所述潮流方程式建立所述風電匯集系統中所有風機均以恒功率因數運行，且發出 的有功恒定時的第二潮流方程式；根據所述第二潮流方程式獲取第一無功電壓靈敏度及第 一電納電壓靈敏度，并進一步獲取所述靜止同步補償器采用恒無功控制時的第二無功電壓 靈敏度及第二電納電壓靈敏度；根據所述第一電納電壓靈敏度及第二電納電壓靈敏度生成 無功電流I、投入的電容量B。以及風電場與系統之間的等效阻抗X之間的第一關系式，以及 感性支路投入的導納值^、投入的電容量B。以及風電場與系統之間的等效阻抗X之間的第 二關系式；根據所述第一關系式分別對無功電流I、電容量B。及等效阻抗X求導，獲取所述 無功電流I、電容量B。及等效阻抗X與電壓-無功靈敏度增大程度之間的第一關系；并且根 據所述第二關系式分別對導納值&、電容量B。及等效阻抗X求導，獲取所述導納值B p電容 量B。及等效阻抗X與電壓-無功靈敏度增大程度之間的第二關系。
[0007] 在一實施例中，上述的潮流方程式為：
其中，X為風電場的系統總阻抗，X = XS+XJXT，Xs 為系統阻抗、I為輸電線路阻抗、X τ為升壓變壓器阻抗；I為靜止同步補償器向系統提供的 無功電流；P為風電場內所有風機發出的有功；Q為風電場內所有風機發出的無功；B。為風 電場內初始狀態所投電容器的導納值；無窮大電壓E = 1。
[0009] 在一實施例中，上述的第二潮流方程式為：
其中，Bc為風電場內初始狀態所投 電容器的導納值。
[0011] 在一實施例中，上述的第一無功電壓靈敏度及第一電納電壓靈敏度;^__為：
[0013] 在一實施例中，上述的靜止同步補償器采用恒無功控制時，Qstat= IV恒定，則所述 的第二無功電壓靈敏度￥及第二電納電壓靈敏度為：
[0015] 在一實施例中，上述的第一關系式為ΑΦ。，I，X)=以(￥+(1_￥8。)乂)，所述的第二 關系式為：f2(B。，By X) = 2V\(1+((B「BJX)X)，其中，初始狀態靜止無功補償器感性 支路所投入的導納值。
[0016] 在一實施例中，上述的第一關系為：
[0018] 在一實施例中，上述的第二關系為：
[0020] 本發明實施例還提供一種風電匯集地區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，用于根據靜止同步補償器與風電匯集系統的無功交換關系建 立潮流方程式；第二潮流方程式建立單元，用于根據所述潮流方程式建立所述風電匯集系 統中所有風機均以恒功率因數運行，且發出的有功恒定時的第二潮流方程式；電壓靈敏度 獲取單元，用于根據所述第二潮流方程式獲取第一無功電壓靈敏度及第一電納電壓靈敏 度，并進一步獲取所述靜止同步補償器采用恒無功控制時的第二無功電壓靈敏度及第二電 納電壓靈敏度；關系式生成單元，用于根據所述第一電納電壓靈敏度及第二電納電壓靈敏 度生成無功電流I、投入的電容量B。以及風電場與系統之間的等效阻抗X之間的第一關系 式，以及感性支路投入的導納值^、投入的電容量B。以及風電場與系統之間的等效阻抗X之 間的第二關系式；關系獲取單元，用于根據所述第一關系式分別對無功電流I、電容量B。及 等效阻抗X求導，獲取所述無功電流I、電容量B。及等效阻抗X與電壓-無功靈敏度增大程 度之間的第一關系；并且根據所述第二關系式分別對導納值&、電容量B。及等效阻抗X求 導，獲取所述導納值&、電容量B。及等效阻抗X與電壓-無功靈敏度增大程度之間的第二 關系。
[0021] 在一實施例中，上述的潮流方程式為：
其中，X為風電場的系統總阻抗，X = XS+XJXT，XS 為系統阻抗、I為輸電線路阻抗、X τ為升壓變壓器阻抗；I為靜止同步補償器向系統提供的 無功電流；P為風電場內所有風機發出的有功；Q為風電場內所有風機發出的無功；B。為風 電場內初始狀態所投電容器的導納值；無窮大電壓E = 1。
[0023] 在一實施例中，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 為風電場內初始狀態所投 電容器的導納值。
[0025] 在一實施例中，上述的第一無功電壓靈敏度及第一電納電壓靈敏度為：
[0027] 在一實施例中，上述的靜止同步補償器采用恒無功控制時，Qstat= IV恒定，則所述 的第二無功電壓靈敏度及第二電納電壓靈敏度為：
[0029] 在一實施例中，上述的第一關系式為J1 (B。，I，X) = IX (V+(I-VBJX)，所述的第二 關系式為：f2(B。，By X) = 2V\(1+((B「BJX)X)，其中，初始狀態靜止無功補償器感性 支路所投入的導納值。
[0030] 在一實施例中，上述的第一關系為：
[0034] 本發明實施例的有益效果在于，綜合考慮風電匯集地區靜止無功發生器和雙饋式 感應發電機影響電壓靈敏度的內在因素，對風電匯集地區的電壓靈敏度進行分析，對預防 風電匯集地區發生大規模無故障脫網事故具有參考價值。
【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些 實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些 附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1為根據本發明實施例的風電匯集地區電壓靈敏度的分析方法的流程圖；
[0037] 圖2為根據本發明實施例的STATC0M與風電系統的無功交換關系圖；
[0038] 圖3為風電匯集地區在初始容性無功的情況下，在受到電容擾動后電壓上升情況 示意圖；
[0039] 圖4為風電匯集地區在初始感性無功的情況下，在受到電容擾動后電壓上升情況 示意圖；
[0040] 圖5為風電匯集地區在系統短路容量不同的情況下，在受到電容擾動后電壓上升 情況不意圖；
[0041] 圖6為據本發明實施例的風電匯集地區電壓靈敏度的分析裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所