[发明专利]一种考虑静暂态电压稳定性的风电并网系统无功规划方法

说明书

本发明涉及一种考虑静暂态电压稳定性的风电并网系统无功规划方法，该方将负荷概率密度及风速威布尔分布划分为不同场景，采用双层规划法建立风电并网系统无功规划模型，并利用高斯反向学习粒子群优化算法进行求解，输出风电并网系统最优静态无功补偿节点的静止无功补偿设备容量及动态无功补偿节点的动态无功补偿设备容量。与现有技术相比，本发明具有降低网损及无功补偿成本，提高不同运行状态下系统的静暂态电压稳定性等优点。

技术领域

本发明涉及风电并网系统技术领域，尤其是涉及一种考虑静暂态电压稳定性的风电并网系统无功规划方法。

背景技术

随着风电场规模的不断扩大，其出力的随机性和波动性对接入系统的电压稳定性带来不容忽视的影响。大规模风电接入可能会引起系统电压不稳定甚至电压崩溃。通常，电压崩溃与系统的无功功率不足有关，而仅考虑静、暂态电压稳定性的无功规划无法同时满足系统运行经济性、安全性的要求。因此，有必要对含风电系统进行考虑静暂态电压稳定性的无功规划，以改善系统运行运行条件。

无功规划的目标为无功补偿位置选取及容量优化。位置选取的常用方法是利用电压稳定分析方法判断系统中的薄弱节点，并将其作为候选补偿点。静态电压分析方法一般是基于潮流方程(或者潮流拓展方程)来计算电压稳定极限，主要方法有最大功率法、灵敏度分析法、奇异值分解法等，相关分析指标包括电压稳定裕度、L指标、分岔理论等。暂态电压分析方法主要有扩展等面积法、暂态能量函数法、时域仿真法以及基于风险评估法，相关分析指标包括临界故障清除时间、暂态电压跌落幅值及电压暂降指标等。目前，对于电力系统的无功规划研究大多仅考虑静态电压稳定性或暂态电压稳定性。现有技术提出了在高渗透率的风电系统中考虑N-1运行条件下的双层无功规划，其本质仅考虑静态电压稳定性。此外，已有研究表明在电网发生故障后动态无功补偿装置能够有效帮助风电场恢复电压，确保电网安全稳定运行。

风电出力的固有弊端会加剧系统的不确定性，如仅考虑某一确定场景下的无功规划，将增加含风电系统的失稳风险。为解决风电出力的随机性，较常用的方法包括场景法、随机模拟技术等。但上述技术对于高渗透率风电并网系统在发生故障时，随机的风电出力容易导致系统电压不稳定甚至崩溃，且经济性也有待提高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑静暂态电压稳定性的风电并网系统无功规划方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种考虑静暂态电压稳定性的风电并网系统无功规划方法，该方法包括以下步骤：

S1：输入发电机、风机运行参数及风电场、风速、系统数据。

S2：将负荷概率密度及风速威布尔分布划分为不同场景，获取综合场景概率及对应负荷及风电出力期望，并确定风电场参与无功规划方式。

S3：设置故障集，采用静态电压稳定裕度及无功补偿点选址方式确定静、动态无功规划基准场景，并选取相应候选节点。

将电压稳定裕度最小场景作为静态无功规划基准场景，并将基准场景下的静态稳定薄弱节点作为静态无功规划候选节点，静态无功规划评价指标L_s，i，即静态无功规划评价指标由连续潮流法计算所得的崩溃点处各节点电压变化程度表征，即：

L_s,i＝|U_s,ic-U_s,i0|/U_s,i0

式中：U_s,ic、U_s,i0分别为在场景s下节点i的电压崩溃点及正常运行点的电压幅值。

利用暂态电压恢复指标及无功补偿灵敏度确定动态无功规划基准场景及补偿候选节点，即：