[发明专利]一种高压配网动态无功补偿装置容量的优化配置方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，提出了一种高压配网动态无功容量优化配置的方法。

背景技术

传统型负荷只考虑电压断电与否，而随着科技高速发展，敏感负荷越来越多，这对电压质量也提出了更高要求。电压暂降作为目前最受关注的动态电能质量问题之一，不仅发生频率高，而且对系统尤其是敏感负荷造成巨大的经济损失。基于大功率电力电子的柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System，FACTS)技术广泛应用于电力工业，对增强电力系统运行的稳定性和安全性、提高输电能力和用电效率、在节能及改善电能质量等方面都发挥越来越重要的作用。与传统无功补偿设备相比，以静止无功补偿器(static var compensator，SVC)和静止同步补偿器(static synchronous compensator，STATCOM)为代表的动态无功补偿装置具有快速响应特性，可以有效提高系统的动态无功储备，改善系统的暂态电压稳定性，减少电压暂降对系统尤其是敏感负荷造成的巨大经济损失。在安装地点确定的情况下，动态无功容量的优化配置具有很重要的现实意义。

动态无功补偿装置(STATCOM、SVC)作为一种典型的FACTS装置，具有以下作用：①当系统发生故障或突增负荷时，动态地提供电压支撑，确保母线电压的稳定性，提高电力系统暂态稳定水平，减少低压释放负荷数量，并防止因暂态电压崩溃导致的大面积恶性停电事故；②动态地维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限(每kvar的输出约能提高0.5～0.7kW的暂态稳定极限值)，提高交直流远距离输电能力；③抑制系统过电压，改善系统电压稳定性；④阻尼电力系统功率振荡；⑤在负荷侧，抑制电压闪变、补偿负荷不平衡、提高功率因数、改善电能质量。

动态无功补偿可实时响应系统的无功需求，动态无功补偿装置最佳配置地点和配置容量随着场景(包括方式和扰动)不同而变化，而且装置的配置必须考虑对暂态过程的控制效果。动态无功补偿装置设备造价昂贵，但配置结论具有强烈的特定性，难以广泛、大容量采用。在配置点以确定的情况下如何确定最佳的配置容量是关键，因此提出一种高压配网动态无功容量优化配置的方法。

发明内容

本发明根据高压配网中存在的暂态电压安全风险，结合敏感负荷特性建立无功优化的单目标函数模型，将电压暂降损失、线路有功损耗、动态无功补偿装置费用经济量化相加。设定多组无功容量并求取相应的总支出费用。通过MATLAB软件对费用和容量进行曲线拟合，以计算最优容量。

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的，该技术方案包括下列步骤：

1)在高压配网中，考虑对各节点电压的影响因素，建立包括线路故障类型，故障地点，故障持续时间等随机模型。

2)通过MATLAB软件进行大量仿真，列举所有故障地点，故障位置，并求取相应故障状态下负荷节点的电压暂降情况，得出暂降电压发生概率表。

3)定义年总支出费用作为系统研究的单目标函数。其组成部分包括年电压暂降损失费用，线路有功损耗费用和STATCOM投资装置费用。提出以年总支出费用最小为目标的优化模型。

4)将敏感负荷等效为一个综合性的敏感负荷进行处理。根据暂降电压发生概率表设定当电压暂降值大于0.9时，敏感负荷正常运行，为正常区；当暂降值小于0.6时，敏感负荷全部脱扣，为故障区；当电压暂将值大于0.6小于0.9时，为不确定区。

5)对于不确定区，考虑到故障发生的严重程度与暂降时间和暂降电压值密切相关，定义故障严重程度，得出故障严重程度表，不同故障严重程度下，电压暂降引起的经济损失值不一样。采用质量工程理论中的质量损失函数对电压暂降经济损失进行评估。

6)定义年暂降总经济损失。电压暂降造成的年经济损失与暂降发生的年次数，暂降电压概率分布和对应的经济损失有关。

7)确定有功损耗费用与STATCOM装置投入费用。

8)设定安装不同STATCOM容量，进行仿真。

9)采用MATLAB(矩阵实验室)中的CFTOOL(曲线拟合工具箱)对第8步得到的数据进行拟合，求出年电压暂降费用与安装STATCOM容量的函数关系。

10)分别计算步骤8中配置不同STATCOM容量时对应的年总支出费用，列出年总支出费用与配置容量的函数关系，画出图形并求出年总支出费用最小下对应的STATCOM最优容量。