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多风电接入电力系统无功补偿优化计算田峻

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摘要：针对多风电接入系统电气特性，考虑连锁故障风险和静态负荷裕度，提出一种无功接入位置和各点容量配置的优化计算方法。该方法可降低多风电接入系统的连锁故障风险，提高静态负荷裕度。对某风电接入系统仿真，验证了本方法的正确性和实用性。

关键词：多风电接入系统；无功补偿；优化

1引言

近年来各地风电场弃风现象突出，风电并网引起的系统安全稳定问题使得大量清洁能源得不到有效利用[1]。通过装设静态无功补偿装置（SVC）进行无功补偿，可提高电压稳定性，防止连锁故障发生，但效果受其安装位置和容量的影响,故迫切需要结合实际需要开展深入研究。

国内外对SVC接入点选取开展了大量研究。文献[2]基于无功负荷灵敏度进行SVC安装位置选择；文献[3]根据重负荷下最大传输功率对电抗的灵敏度选择可控串联补偿器安装位置。这些研究仅考虑了正常状态下的接入，未考虑故障状态下SVC对系统安全的影响。

SVC安装位置选取应考虑故障状态时对系统安全性的作用和影响。本文提出一种同时考虑正常和故障状态的SVC最优补偿策略。系统在初始故障发生后，易由保护隐性故障诱发连锁故障。利用度量故障发生概率和故障后系统安全程度的后果隶属度函数计算故障风险，根据故障序列风险排序，确定故障状态下的系统薄弱节点。通过静态负荷裕度寻找正常运行时的电压薄弱节点。通过两级薄弱点确定SVC最优接入位置。同时建立考虑系统整体静态负荷裕度与投资费用的多目标优化模型，求解得各补偿节点最优补偿容量。对西南某大规模风电接入系统进行仿真，证明了本文方法的正确性和有效性。

2无功补偿位置选择

2.1连锁故障风险

2.1.1故障严重性隶属度

用支路、母线、发电机等元件的越限程度来刻画事故的严重性。元件承受扰动的能力在区间[Dlow,Dup]内变化。当扰动大于Dup时，元件不安全；小于Dlow时，元件正常；扰动发生在该区间内时，元件的运行状态不确定，可用区间数刻画。区间数是一类特殊模糊数，采用隶属度函数可刻画其变化趋势。

本文提出5种典型梯形隶属度函数?t（t=1,2..,5），分别描述支路过载、负荷缺失、母线电压、发电机有功和无功出力的严重性，计算式如下

1）?1和?2的严重性

从表2中的结果可以看出，经过无功补偿后，电网发生连锁故障的风险降低，说明SVC装置降低连锁故障风险幅度越大，对系统的支撑作用越明显。从表3可看出，SVC补偿前后，系统整体的静态负荷裕度从1.5027提高到3.5187。SVC的补偿优化不仅使系统正常运行更稳定，也能在系统故障较严重时，提供必要的无功支撑，特别对于大规模风机接入系统，风电场需从系统吸收无功功率，一个初始故障就可能会造成电压大幅波动引发大量风机退出运行，引发连锁故障，甚至造成电网。因此采用本文方法进行SVC优化补偿可增强电网的鲁棒性，保证整个电网安全稳定运行。

5结论

本文提出一种基于风险和静态负荷裕度的无功最优补偿策略，该方法综合考虑系统连锁故障风险和正常运行时静态负荷裕度，能反映SVC接入位置和容量配置对系统发生连锁故障风险的影响和作用。

参考文献

[1]张红光，张粒子，陈树勇，安宁.大容量风电场接入电网的暂态稳定特性和调度对策研究[J].中国电机工程学报，2007，27(31)：45-51.

[2]陈敏，张步涵，段献忠，胡德峰.基于最小奇异值灵敏度的电压稳定薄弱节点研究[J].电网技术，2006，30(24)：36-39,51.

[3]潘淑杰，马平，蔡兴国，韩冬.用于提高输电能力的TCSC选址和定容方案[J].电网技术，2009，33(4)：65-70.

田峻(1971-)，男，土家族，硕士，高级工程师，主要从事电网规划、输电线路设计工作。

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-全文完-