摘要：对于大规模风电密集型接入系统，优化系统无功电压，提高系统稳定性对系统安全稳定运行具有重要意义。在负荷区附近进行并联补偿的主要目的是调节电压和保持负荷稳定。目前，提供无功功率和电压支持的最廉价方法是利用并联电容器，而SVC由于可快速调节系统无功、维持节点电压稳定的功能也被广泛使用，本文就以上两种无功补偿措施，设计系统运行于不同工况、不同无功控制方式，通过比较各方式下系统的稳定极限来分析无功补偿装置和无功控制方法的优劣，从而更合理的提高系统稳定性。
关键词：哈密地区；电网动态；光伏密集型
本节以三塘湖风区为例进行仿真分析，仿真中该风电场汇集系统总装机容量约为700兆瓦，12个风电场呈辐射状汇集到两个变电站后集中接入电网。
一、电力系统动态电压稳定分析方法
PV曲线法是通过建立节点电压与指定区域内有功功率变化的关系曲线，通过系统有功功率传输水平来描述整个系统临近电压崩溃的程度。常规电力系统在采用PV曲线法分析静态电压稳定性问题时，P代表的是某个区域的总负荷，也可以代表系统传输断面或者区域联络线上的传输功率。而当把PV曲线法应用于风电场集群的静态电压稳定分析时，P则为集群范围内所有风电场发出的有功功率总和。
传统的PV曲线是用于电压稳定的静态分析，绘制方法包括重复潮流法和连续潮流法。重复潮流法是通过不断求解常规潮流方程来获取PV曲线上的各个运行点，其在计算过程中能够较为精确地计算，但在接近PV曲线鼻点附近时会由于雅克比矩阵奇异而难以收敛。连续潮流法是将有功功率增量作为参数引入潮流方程并通过预测、校正等计算过程，能够克服接近稳定极限运行状态时的潮流收敛性差的问题，但是其无法在绘制PV曲线的过程中充分考虑无功调节设备的容量约束变化以及自动控制设备动作等的影响。这两种方法还有一个共同的缺点就是无法考虑无功调节设备的动作时延，不能充分计及无功调节设备的动态特性对于电压稳定的影响。
基于上述考虑，本章采用时域仿真和PV曲线相结合的方式研究基于长过程动态仿真的风电汇集地区动态电压稳定性。具体说来，首先建立风电功率的时间-有功波动特性，然后在时域仿真中以该有功变化过程为基础，综合考虑并联电容器组和静态无功补偿器的动作时延以及无功响应特性，从时域分析的角度绘制有功增长过程中系统的无功和电压变化曲线，从而达到研究风电汇集系统动态电压稳定性的目的。
二、风电和光伏密集型接入电网的动态电压稳定影响的仿真分析
对于大规模风电密集型接入系统，优化系统无功电压，提高系统稳定性对系统安全稳定运行具有重要意义。为比较不同无功调节设备运行特性、无功控制方式、风电场有功出力变化方式等因素对于风电汇集系统动态电压稳定的影响，本节仿真计算中分别考虑所有风电场均采用并联电容器组SCB和均采用静止无功补偿器SVC进行调压的情况，并且两种控制方式还分别考虑风电场集群运行在有功大出力和有功小出力两种工况的情景。
2.1并联电容器组对风电汇集系统动态电压稳定的影响
为充分说明不同工况下SCB设备运行特性和控制方式对于动态电压稳定的影响，这里通过下列方式的仿真并分别展开论述说明：
方式1：采用小出力时无动态补偿设备,其仿真结果是在小出力运行方式时不考虑无动态补偿设备的调压效果，山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
方式2：采用小出力时有SCB，大组数小步长，10组×1兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.05动作。其仿真结果是在小出力运行工况时采用SCB进行电压控制，SCB采用大组数小步长，即10组1兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.05动作。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
方式3：采用小出力时有SCB，小组数大步长，5组×2兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.05动作。其仿真结果也是在小出力运行工况时采用SCB进行电压控制，但SCB采用小组数大步长，即5组2兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.05动作。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
方式4：采用大出力时有SCB，大组数小步长，10组×1兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.05动作。其仿真结果是在大出力运行工况时采用SCB进行电压控制，SCB采用大组数小步长，即10组1兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.05动作。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
方式5：采用大出力时有SCB，小组数大步长，5组×2兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.02动作。其仿真结果也是在大出力运行工况时采用SCB进行电压控制，但SCB采用小组数大步长，即5组2兆乏，每次投入一组，SCB延时0.01，电压低于1.02动作。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
2.2静止无功补偿器对风电汇集系统动态电压稳定的影响
为充分说明不同工况下SVC设备运行特性和控制方式对于动态电压稳定的影响，这里通过下列方式的仿真并分别展开论述说明：
方式1：采用大出力时加SVC，PCC电压控到1.02p.u，SVC控制器PI控制参数不优化K=0.01，T=0.01；其仿真结果是在大出力运行工况时采用SVC进行调压，维持PCC母线电压为1.02pu。SVC电压控制器中的PI参数取为K=0.01，T=0.01。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
方式2：采用大出力时加SVC，PCC电压控到1.02p.u，SVC控制器PI控制参数优化K=3，T=0.05；其仿真结果同样是在大出力运行工况时采用SVC进行调压，维持PCC母线电压为1.02pu。SVC电压控制器中的PI参数取为K=3，T=0.05。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
方式3：采用大出力时加SVC，PCC电压控到1.02p.u，SVC控制器PI控制参数优化K=100，T=0.05；其仿真结果是在大出力运行工况时采用SVC进行调压，维持PCC母线电压为1.02pu。SVC电压控制器中的PI参数取为K=100，T=0.05。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
方式4：采用小出力时加SVC，PCC电压控到1.02p.u，SVC控制器PI控制参数不优化K=0.01，T=0.01。其仿真结果是在小出力运行工况时采用SVC进行调压，维持PCC母线电压为1.02pu。SVC电压控制器中的PI参数取为K=0.01，T=0.01。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
方式5：采用小出力时加SVC，PCC电压控到1.02p.u，SVC控制器PI控制参数优化K=3，T=0.05；其仿真结果是在小出力运行工况时采用SVC进行调压，维持PCC母线电压为1.02pu。SVC电压控制器中的PI参数取为K=3，T=0.05。山黄线的有功出力和麻黄沟东220千伏母线电压。
结束语
综上所述，对于大规模集群风电场的无功电压优化问题，使用并联电容器调节时应根据系统实际运行情况合理选择电容器的组数和步长，使其在为系统提供无功支撑时不至于使节点电压剧烈波动致使系统不稳定，而动态无功补偿装置SVC可以平滑的实现电压控制，在向提供无功功率时不至于引起节点电压剧烈波动，因此无功补偿效果相比并联电容器更好，但是应考虑SVC控制参数的优化问题，在不引起系统失稳振荡的情况下尽可能大的提高系统稳定极限。
参考文献
[1]徐玉琴, 张林浩, 王娜. 计及尾流效应的双馈机组风电场等值建模研究[J]. 电力系统保护与控制[J]. 2014.
论文作者:丁莉娜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/10
标签：电压论文; 步长论文; 母线论文; 工况论文; 系统论文; 方式论文; 是在论文; 《基层建设》2017年第23期论文;