基于静止同步补偿器的电力系统紧急状态辅助控制方法技术方案

本发明专利技术属于电力系统安全稳定控制技术领域，尤其涉及一种基于静止同步补偿器STATCOM的电力系统紧急状态辅助控制方法。具体为收集电网运行数据，检测故障后STATCOM所在节点频率、电压，计算频率及电压变化率，判断暂态失稳类别。当电力系统发生频率主导的暂态失稳，采用STATCOM吸收无功功率、降低部分节点电压从而减小系统有功缺额的方式提升电力系统频率稳定性。若无功功率调节需求超出STATCOM的无功容量范围，最大限度投入STATCOM并采用其他紧急控制措施配合STATCOM无功调节保证电力系统稳定运行。本发明专利技术提高STATCOM的利用效率，兼顾了紧急控制方法的安全性与经济性。

【技术实现步骤摘要】
基于静止同步补偿器的电力系统紧急状态辅助控制方法
本专利技术属于电力系统安全稳定控制
，尤其涉及一种基于静止同步补偿器的电力系统紧急状态辅助控制方法。
技术介绍
近年来我国电网正向大规模互联系统发展，电网结构相比原来的孤立电网发生了较大改变。大容量发电厂在系统中所占规模变大，互联系统输电距离较长，局部电网发电量与用电量不平衡，形成了明显的送端电网与受端电网。大容量发电厂或大功率输电线路的切除会造成局部电网有功、无功功率不平衡的问题，尤其对于受端电网，它在功率缺额严重时将导致全网的频率电压崩溃。因此，电力系统紧急状态的控制方法至关重要。目前，电力系统紧急控制方法主要有解列控制、切机、切负荷、强励控制、快关汽门以及电气制动等。(1)解列控制：解列控制的代价较大，一般在其他紧急控制方法不能有效保证电力系统暂态稳定性时将电力系统分解成孤岛电网进行控制。该方法的不足之处在于实际电力系统中难以找到理想的解列点，复杂电力系统中存在多个解列点也为解列点的选择带来问题。此外，解列后的孤立电网一般处于振荡状态，需要进一步采取其他紧急控制方法配合解列控制方案从而保持各孤立电网的稳定运行。(2)切机：若电力系统备用容量充足，在频率电压较高时切除部分发电机，提高系统的暂态稳定性。该方法的缺点是如果切除发电机的容量过大，会导致系统频率电压过分下降，最终系统失去稳定性。(3)切负荷：在电力系统频率电压处于较低水平时切除一定量的负荷，从而保证系统有功、无功功率的平衡，进而保证频率电压稳定性。切机切负荷措施是提升电力系统暂态稳定性的有效措施，该方法的缺点在于切机切负荷时间、地点以及数量的制定。此外，电力系统有功、无功功率互相耦合，低频低压问题往往伴随出现，如何建立综合考虑频率电压特性的切负荷措施有待研究。(4)强励控制：在系统发生故障后的暂态稳定过程中，强行使发电机在一段特定的时间处于强励状态，用励磁控制为发电机提供一个额外的同步转矩，以保证系统发生故障使端电压降低时提高发电机电动势，从而增加发电机输出的电磁功率。该方法的难点在于强励幅度与启停时间的合理控制。(5)快关汽门：通过调节发电机的调速器，在系统故障时快速地减小原动机输出的机械功率，减小加速面积，增大可能的减速面积，并在功角减小时重新开放汽门从而减小发电机振荡幅度。该方法只能应用于汽轮机，水轮机存在水锤现象导致不能快速关闭进水门。(6)电气制动：发电机有功功率过剩时投入制动电阻消耗多余的有功功率，增加发电机输出的电磁功率从而减少功率差额。这种方法需要合理选择制动电阻的大小以及投切时间，否则会发生欠制动与过制动。尽管有了这些紧急控制方法，频率、电压崩溃导致的大停电事故仍然时有发生，其原因在于各种紧急控制策略均存在一定的局限性。总体来说，对于电力系统紧急控制方法，目前尚缺少一种兼顾安全性与经济性的紧急控制辅助措施。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于静止同步补偿器的电力系统紧急状态辅助控制方法，包括以下步骤：步骤1、收集电网运行数据，包括系统元件参数、负荷信息；步骤2、检测静止同步补偿器所在节点频率、电压，计算该节点频率及电压的变化率，判断暂态失稳类别；步骤3、当系统发生频率主导的暂态失稳，静止同步补偿器进入紧急控制模式，根据所述电网运行数据以及节点频率、电压信息，获得静止同步补偿器吸收的无功容量；通过计算静止同步补偿器频率偏差，经过超前滞后环节、PID控制环节以及无功电流限幅环节得到静止同步补偿器输出的无功电流，从而得到静止同步补偿器的无功补偿容量。其中，超前滞后环节、PID控制环节参数根据电力系统实际运行情况确定。当无功调节需求超出静止同步补偿器无功容量范围时，最大限度投入静止同步补偿器并采用其他紧急控制措施保证电力系统暂态稳定性。步骤4、当系统从所述暂态频率失稳恢复，静止同步补偿器恢复到维持节点电压的工作模式；静止同步补偿器所在节点频率作为静止同步补偿器恢复正常工作模式的判据：f>fref2fref2为所述静止同步补偿器从紧急控制模式退出判据的频率参考值，为了避免紧急控制方法的过调，fref2略低于电力系统正常运行状态的频率。所述步骤2中判断电力系统受端电网暂态失稳类别的具体过程为根据所述频率、电压判据，判断电力系统暂态过程是否为低频问题：其中，f、V为静止同步补偿器所在节点检测到的频率、电压；为频率变化率、为电压变化率；fref1为频率参考值，将其设置为低频减载装置动作频率；Δfref为频率变化率参考值；Vref为电压参考值，略低于电力系统稳态运行时的电压；ε为一个趋近于零的数，考虑到实际系统检测装置含有误差，dV/dt在[-ε,+ε]区间内时认为电压变化率为零，表示暂态电压下降到最低点；电力系统暂态过程中频率变化滞后于电压，电压变化率趋近于零时，若电压仍处于正常运行范围而频率大幅下降且下降速度快，则认为电力系统的暂态过程属于受端电网低频问题，即系统发生频率主导的暂态失稳。有益效果本专利技术提供一种电力系统紧急状态辅助控制方法，采用静止同步补偿器无功调节的措施，提升了电力系统的暂态稳定性，提高静止同步补偿器利用效率。该紧急控制措施代价较小，兼顾了紧急控制方案的安全性与经济性。附图说明图1为本专利技术电力系统紧急状态辅助控制方法一种应用环境图；图2为本专利技术的电力系统紧急状态辅助控制方法的流程示意图；图3为本专利技术电力系统紧急状态辅助控制方法的一种实现方式示意图。具体实施方式本专利技术的电力系统电压稳定控制方法可应用于如图1所示的电力系统中，在所述电力系统中，静止同步补偿器(STATCOM)稳态时处于正常工作状态，通过无功调节控制节点电压。当系统发生频率主导的暂态失稳，频率下降幅度大而电压处于正常范围，静止同步补偿器进入本专利技术提出的紧急控制模式。图2是本专利技术的电力系统紧急状态辅助控制方法的流程示意图。所述电力系统紧急状态辅助控制方法，包括以下步骤：收集电网运行数据，包括系统元件参数、负荷信息；检测故障后静止同步补偿器所在节点频率、电压，计算该节点频率及电压变化率，判断暂态失稳类别；根据所述频率、电压判据，判断电力系统暂态过程是否为低频问题：其中，f、V为静止同步补偿器所在节点检测到的频率、电压；为频率变化率、为电压变化率；fref1为频率参考值，将其设置为低频减载装置动作频率；Δfref为频率变化率参考值；Vref为电压参考值，略低于电力系统稳态运行时的电压；ε为一个趋近于零的数，考虑到实际系统检测装置含有误差，dV/dt在[-ε,+ε]区间内时认为电压变化率为零，表示暂态电压下降到最低点；电力系统暂态过程中频率变化滞后于电压，电压变化率趋近于零时，若电压仍处于正常运行范围而频率大幅下降且下降速度快，则认为电力系统的暂态过程属于受端电网低频问题，即系统发生频率主导的暂态失稳。当系统发生频率主导的暂态失稳，静止同步补偿器进入紧急控制模式，根据所述电网运行数据以及节点频率电压信息，获得静止同步补偿器吸收的无功容量。由于电力系统含有大量恒阻抗负荷，无功负荷变大将造成节点电压降低，有功功率缺额减少，系统频率回升；当系统从所述暂态频率失稳恢复，静止同步补偿器恢复到维持节点电压的工作模式。本专利技术采用静止同步补偿器所在节点频率作为静止同步补偿器恢复正常工作模式的判据：f&g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于静止同步补偿器的电力系统紧急状态辅助控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、收集电网运行数据，包括系统元件参数、负荷信息；步骤2、检测静止同步补偿器所在节点频率、电压，计算该节点频率及电压的变化率，判断暂态失稳类别；步骤3、当系统发生频率主导的暂态失稳，静止同步补偿器进入紧急控制模式，根据所述电网运行数据以及节点频率、电压信息，获得静止同步补偿器吸收的无功容量；通过计算静止同步补偿器频率偏差，经过超前滞后环节、PID控制环节以及无功电流限幅环节得到静止同步补偿器输出的无功电流，从而得到静止同步补偿器的无功补偿容量。其中，超前滞后环节、PID控制环节参数根据电力系统实际运行情况确定。当无功调节需求超出静止同步补偿器无功容量范围时，最大限度投入静止同步补偿器并采用其他紧急控制措施保证电力系统暂态稳定性；步骤4、当系统从所述暂态频率失稳恢复，静止同步补偿器恢复到维持节点电压的工作模式；静止同步补偿器所在节点频率作为静止同步补偿器恢复正常工作模式的判据：f>f

【技术特征摘要】
1.一种基于静止同步补偿器的电力系统紧急状态辅助控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、收集电网运行数据，包括系统元件参数、负荷信息；步骤2、检测静止同步补偿器所在节点频率、电压，计算该节点频率及电压的变化率，判断暂态失稳类别；步骤3、当系统发生频率主导的暂态失稳，静止同步补偿器进入紧急控制模式，根据所述电网运行数据以及节点频率、电压信息，获得静止同步补偿器吸收的无功容量；通过计算静止同步补偿器频率偏差，经过超前滞后环节、PID控制环节以及无功电流限幅环节得到静止同步补偿器输出的无功电流，从而得到静止同步补偿器的无功补偿容量。其中，超前滞后环节、PID控制环节参数根据电力系统实际运行情况确定。当无功调节需求超出静止同步补偿器无功容量范围时，最大限度投入静止同步补偿器并采用其他紧急控制措施保证电力系统暂态稳定性；步骤4、当系统从所述暂态频率失稳恢复，静止同步补偿器恢复到维持节点电压的工作模式；静止同步补偿器所在节点频率作为静止同步补偿器恢复正常工作模式的判据：f>fref2fref2为所述静止同步补偿器从紧急控制模式退出判据的频率参考值，为了避免...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱峰，蒋若蒙，段秦刚，孙英云，娄源媛，刘崇茹，罗钢，杨银国，伍双喜，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：广东,44