[发明专利]提高风电并网系统电压稳定性和低电压故障穿越能力方法

说明书

本发明公开了一种利用STATCOM‑TCSC提高风电并网系统电压稳定性和低电压故障穿越能力方法。通过并联STATCOM调节输出电压来进行无功补偿以维持系统的稳定性，通过串联TCSC来改善并网系统阻尼以提高系统的振荡稳定性。研究表明在风电并网系统在受到大扰动时，STATCOM‑TCSC两者协调控制能有效地解决FSIG和DFIG风电并网系统电压稳定性和低电压故障穿越问题。因DFIG可进行无功功率控制，而FSIG不能进行无功功率控制，反而需要吸收电网的无功，通过研究对比分析可知STATCOM‑TCSC控制的FSIG和DFIG风电并网系统在提高电压稳定性和低电压故障穿越能力方面，后者速度更快，效果更好。

技术领域

本发明涉及一种提高风电并网系统电压稳定性和低电压故障穿越能力方法，特别是一种利用STATCOM-TCSC提高风电并网系统电压稳定性和低电压故障穿越能力方法。

背景技术

风电场接入电力系统时，风电场需要吸收无功功率导致电网电压降低，如果电网不能满足风电场的无功需求，就会影响电压稳定性，从而限制了风电场容量持续快速增长。电力系统中日益出现的动态无功不足会导致系统的电压稳定问题，在实际的电网运行中，应尽可能增大电网输送能力的同时还必须保持系统的安全稳定运行，为此考虑采用TCSC技术。但电力系统大部分组成元件呈感性，仅用TCSC可能会带来稳定、次同步振荡和继电保护方面的问题。为解决以上问题，考虑在输电线路串联TCSC，在风电并网接入点并联STATCOM的联合控制方案。2017年第22期的《电力系统保护与控制》中《TCSC-STATCOM控制对风电并网系统电压稳定性的改善》、《Voltage Stability Improvement of Wind Power Grid-connected System Using TCSC-STATCOM Control》in《IET Renewable PowerGeneration》2019,13,(2)两文中提出TCSC和STATCOM组合策略可有效恢复故障后风电并网处电压，提高电压的稳定性，但都只考虑了FSIG风电并网系统的情况，并没有考虑DFIG风电并网系统的情形。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用STATCOM-TCSC控制提高风电并网系统电压稳定性和低电压故障穿越能力的方法。该方法通过在风电并网处并联STATCOM调节输出电压来进行无功补偿以维持系统的稳定性，通过在输电线路串联TCSC来改善并网系统的阻尼，以提高系统的振荡稳定性，因DFIG可进行无功功率控制，但FSIG不能进行无功功率控制，反而需要吸收电网的无功，研究表明STATCOM-TCSC控制的DFIG风电并网系统能大幅度提高并网处电压稳定性和低电压故障穿越能力，而TCSC-STACOM控制的FSIG风电并网系统尽管也能提高并网处电压稳定性低电压故障穿越能力，但效果相对差些。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：利用STATCOM-TCSC控制提高风电并网系统电压稳定性和低电压故障穿越能力方法，包括并联STATCOM、串联TCSC、FSIG和DFIG风电场。

所述的并联STATCOM由VSC逆变器、直流电容器、连接电抗器等组成，在系统中接入STATCOM装置，能为风电场提供必要的无功功率，补偿系统暂态过程中消耗的无功功率，减小系统失稳运行的可能性。

所述的串联TCSC模块结构是由一个电感与两反向并联可控晶闸管串联，再与一个电容并联组成。在线路上安装TCSC能改变输电线路的阻抗，调整线路的功率分配，改善系统阻尼。

所述的FSIG和DFIG风电场如图1所示，在仅有STATCOM、仅有TCSC和STATCOM-TCSC三种控制模式下，风电并网系统中母线B2电压波形分别如图2、图3所示，仿真结果显示在STATCOM-TCSC控制模式下，STATCOM和TCSC两者协同控制能提高风电并网系统的电压稳定性比其他两种控制模式都要好。