一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法技术

本发明专利技术涉及电力系统自动电压控制技术领域，具体涉及到一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法，基于软分区三级电压控制架构，三级电压控制直接给定运行允许范围内较低电压值作为中枢母线电压参考值，二级电压控制实时采集各区域内中枢母线电压实际值，将其与参考值之差作为输入求得各发电厂高压侧母线电压参考值，电厂AVC子站设定机组稳态无功出力范围，一级电压控制时若机组无功调节容量充足，则不启动二级电压控制中的变电站控制，若调节容量不足，则机组按最大稳态无功出力输出，二级电压控制根据无功缺额生成区域内变电站电容电抗投切策略并执行。本发明专利技术可增加发电机无功补偿占比、减少电容器无功补偿占比。

【技术实现步骤摘要】
一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法
本专利技术涉及电力系统自动电压控制
，具体涉及到一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法。
技术介绍
特高压直流接入电网规模不断增长，电力系统电力电子化特征愈专利技术显，系统阻尼水平和电压稳定水平削弱，交流系统故障容易引发直流换相失败，导致电网有功和无功功率的巨大波动。对于弱直流受端电网而言，大扰动冲击下的电压稳定问题是制约直流功率输送与消纳的主要原因，如何提升直流受端电网的电压稳定水平已经成为当前交直流混联电网关注的热点与重点。为了降低特高压直流对系统电压稳定水平的不利影响，通常会为直流输电工程配套建设大容量同步调相机或静止无功补偿器，利用其快速无功输出特性来增强系统的动态无功支撑能力。除了增加动态无功电源，通过改善直流本体运行特性也是一种提升系统电压稳定水平的有效途径。如通过改进逆变阀组控制策略，开展换相失败预防协调控制，可以有效降低直流换相失败风险；或者通过优化直流低压限流环节、换相失败预测、电流控制器等重要控制参数，可以减小换相失败期间及过程中直流从受端交流系统吸收的无功功率。当然，在故障发生后系统电压持续降低时，采取低压减载等紧急控制措施也能最大程度降低电网电压失稳风险，但同时也会造成用电负荷的损失。文献《网源稳态调压对暂态无功支撑能力的影响研究》在网源稳态调压对电力系统暂态电压稳定的影响方面开展了相关研究，指出直流受端电网的电压稳定水平与电容器组和发电机的稳态无功补偿比例相关。在无功补偿总量相等、系统电压维持不变的情况下，当发电机补偿占比更高、电容器组补偿占比更少时，系统暂态电压稳定水平会相应更高。该文献的贡献在于阐述了稳态无功补偿方式与暂态电压稳定水平的关联性，但如何利用相关结论，提出有利于提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制策略还有待继续研究。目前，省级电网公司都投运了AVC系统（AutomaticVoltageControl，自动电压控制），采用基于“软分区”的三级电压控制模式。电网正常运行时，系统以网损最小为优化目标，以电压合格和各种运行约束作为约束条件求解最优潮流，以实现电网的经济运行。实际上，优化运行时发电机组的动态无功储备通常都有大量盈余，具备增加稳态无功输出的运行条件，可以利用发电机组无功补偿量置换电容器无功补偿量的方式，在可接受的范围内通过牺牲一定量的网损来换取电网的安全稳定运行收益，在动态无功储备满足要求的前提下兼顾直流受端电网运行的安全性与经济性。如何对发电厂与500kV变电站进行稳态无功协调控制，实现发电机组无功补偿比重的增加，电容器组无功补偿比重的减少，对于提升特高压直流接入后弱受端交流电网的电压稳定水平具有重要意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法。本专利技术采用以下技术方案：一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法，包括以下步骤：步骤一、调度AVC主站三级电压控制下发中枢母线电压参考值Uref供二级电压控制使用，Uref作为控制参数给定，设中枢母线运行电压允许范围为[Umin，Umax]，取Uref在[Umin，0.5（Umin+Umax）]之间；步骤二、调度AVC主站二级电压控制通过SCADA系统实时采集中枢母线电压实际值，与参考值比较后计算出发电厂升压变高压侧母线电压参考值UHref，供一级电压控制使用；步骤三、在发电厂AVC子站中设置发电机最小功率因数值tanφ，使机组最大初始无功出力Qmax与当前有功出力P相关，即Qmax=Ptanφ；步骤四、发电厂AVC子站根据UHref、升压变高压侧母线实际电压UH以及母线无功电压灵敏度C计算发电厂应该增发的无功功率ΔQTref和每台机组应该增发的无功功率ΔQref；步骤五、以发电厂Gi为例，设厂内运行机组台数为m，单台机组当前无功出力为Q0，最大初始无功出力为Qmax，则发电厂总的剩余可调容量为Qr=m（Qmax-Q0），发电厂AVC子站以增发无功功率指令值ΔQTref和剩余可调容量Qr为判据，给机组下发无功调节指令并向调度AVC主站反馈信息；如果Qr≥ΔQTref，单台机组无功功率输出指令值Qref=Q0+ΔQTref/m，并上传“发电厂Gi剩余无功容量Qr-ΔQTref”的信息至调度AVC主站；否则单台机组无功功率输出指令值Qref=Qmax，并上传“发电厂Gi存在无功缺额ΔQTref-Qr”的信息至调度AVC主站；步骤六、调度AVC主站接收发电厂AVC子站上传的信息后进行判断，若某一区域内总的剩余无功容量大于等于无功缺额，则无功缺额由剩余无功容量补充；否则，根据无功缺额大小退出/投入相应发电厂附近500kV变电站的电抗器组/电容器组，退出/投入的电抗器组/电容器组总容量应与无功缺额大小相等。进一步的，所述步骤三中，所述发电机最小功率因数值tanφ，其设置方法为按照Qn的百分比确定Qn_max，定义最大初始无功出力系数k，使Qn_max=kQn，则机组无功出力最大时，机组的最小功率因数tanφ=kQn/Pn，k在0.4～0.8之间取值，Pn为发电机额定有功功率，Qn_max为发电机按额定有功功率发电时的最大初始无功出力。进一步的，所述步骤四中，所述发电厂增发的无功功率ΔQTref=C（UHref-UH），其中UHref为发电厂升压变高压侧母线电压参考值、UH为升压变高压侧母线电压实际值，C为升压变高压侧母线无功电压灵敏度；若厂内运行机组台数为m，则每台机组应增发的无功功率为ΔQref=ΔQTref/m。本专利技术至少具有以下有益效果之一：在本专利技术中，网源稳态无功协调控制方法通过发电厂和500kV变电站的稳态无功协调控制，可以优先调节发电机无功功率，增加发电机组的无功补偿量，减少电容器组的无功补偿量，增强了直流受端电网的动态无功支撑能力；同时，该控制方法可以将系统电压维持在较低运行水平，在系统电压跌落时，电容器组无功补偿的减少量相对更小，进一步缓解了系统的无功功率缺额，可有效提升直流受端电网的暂态电压稳定水平；本专利技术还可以减少电容电抗器组投切次数，延长设备的使用寿命。附图说明图1为发电厂与500kV变电站的稳态无功协调控制示意图；图2为发电厂与500kV变电站的稳态无功协调控制流程图；图3为特高压直流受端电网一次系统接线图；图4为直流换流站500kV交流母线电压波形对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1参照图1至图2，本专利技术的优选实施例，一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法，包括以下步骤：步骤一、调度AVC主站三级电压控制下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、调度AVC主站三级电压控制下发中枢母线电压参考值

【技术特征摘要】
1.一种提升暂态电压稳定水平的网源稳态无功协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、调度AVC主站三级电压控制下发中枢母线电压参考值Uref供二级电压控制使用，Uref作为控制参数给定，设中枢母线运行电压允许范围为[Umin，Umax]，取Uref在[Umin，0.5（Umin+Umax）]之间；
步骤二、调度AVC主站二级电压控制通过SCADA系统实时采集中枢母线电压实际值，与参考值比较后计算出发电厂升压变高压侧母线电压参考值UHref，供一级电压控制使用；
步骤三、在发电厂AVC子站中设置发电机最小功率因数值tanφ，使机组最大初始无功出力Qmax与当前有功出力P相关，即Qmax=Ptanφ；
步骤四、发电厂AVC子站根据UHref、升压变高压侧母线实际电压UH以及母线无功电压灵敏度C计算发电厂应该增发的无功功率ΔQTref和每台机组应该增发的无功功率ΔQref；
步骤五、以发电厂Gi为例，设厂内运行机组台数为m，单台机组当前无功出力为Q0，最大初始无功出力为Qmax，则发电厂总的剩余可调容量为Qr=m（Qmax-Q0），发电厂AVC子站以增发无功功率指令值ΔQTref和剩余可调容量Qr为判据，给机组下发无功调节指令并向调度AVC主站反馈信息；
如果Qr≥ΔQTref，单台机组无功功率输出指令值Qref=Q0+ΔQTref/m，并上传“发电厂Gi剩余无功容量Qr-ΔQTref”的信息至调...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，熊华强，舒展，李升健，程思萌，陶翔，汪硕承，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36