Page 82 - 电力与能源2021年第五期

5 7 4 曹 红, 等: 风电与柔性交流输电系统优化选址对配电网电压稳定的影响分析

TransmissionS y stem , 简称 FACTS ) 装置对电力 dle-NodeBifurcation , 简 称 SNB ) 点。 连 续 潮 流
( CPF ) 是广泛使用的电压崩溃分析方法, 本文所
系统电压稳定性分析发现静止同步补偿器( Flex-
ible AC Transmission S y stem , 简 称 STAT- 采用的连续潮流算法是通过母线所接负荷容量的
COM ) 模型能有效提高系统的电压稳定水平。文 平滑变化实现的。
献[ 4 ] 在 Matlab / Simulink 平台搭建了仿真模型
2 FACTS装置建模
分析系统故障下, 对比分析了投入静止无功补偿
器( StaticvarCom p ensttor , 简称 SVC ) 前 后 系 统 本文研究的 FACTS 装置为 SVC 和 STAT-
到动态稳定性的变化情况, 仿真发现故障发生后 COM 两种无功补偿装置, 分析其对含风电系统
SVC 能够有效减少系统故障恢复时间。文献[ 5 ] 配电侧 电 压 稳 定 的 影 响。 因 此 本 文 需 要 针 对
建立数种 FACTS 装置模型, 研究各无功补偿装 SVC 和 STATCOM 进行建模研究。
置对系统电压稳定性的影响。这些研究均有侧重 SVC 模型是电力系统静止无功调节装置, 可
点, 本文主要研究测试系统配电侧并入风电场和 以调节节点电压等系统特定参数。 SVC 的稳态
SVC 、 STATCOM 对系统电压稳定的影响。 等值电路可以表示为一个可变电纳。本文所采用
SVC 模型如下:
1 电压稳定性的定义和影响因素 ·
[ ,( ]/ ( 3 )
-
b SVC = K r V ref-V ) b SVC T r
电力系统具有复杂的非线性特性, 其稳定性 ———稳 定 器 时 间
式中 b SVC ———等效总 电 抗; K r
影响因素复杂。如果负荷导纳增大时, 负荷消耗
常数; V ref ———参 考 电 压; V ———母 线 实 际 电 压;
的功率增加, 功率和电压均可控, 并且系统能维持 ———时间常数。
T r
电压 则 称 系 统 电 压 稳 定; 反 之 就 称 系 统 电 压 不 该 SVC 模型注入节点无功功率:
稳定。
Q =-b SVC V 2 ( 4 )
随着区域互联、 电压等级升高等发展, 现代电 式中 Q ——— SVC 注入系统无功功率。
力系统面临着诸如电压不稳定或电压崩溃等威胁 本文所采用的 STATCOM 模型是电流注入
电网稳定运行的安全隐患。电力系统无功不平衡 类模型。节点电压非常低是依然能够为系统提供
对电力系统电压有着负面影响, 易造成电压失稳。 电容式无功功率, 其能够产生最大的电容功率与
注入母线的无功功率 决定了单条母线的负荷参 节点电压无关。在系统出现故障或电压崩溃等不
数。当系统运行到最大负载点或电压崩溃点时, 利情况时, STATCOM 模型可仍然有效调节无功
系统的有功和无功损耗将大大增加, 此时可以通 功率。
过特定母线向系统提供所需无功支撑以降低系统 STATCOM 模型的电流始终保持与母线电
损耗。 压矢量的正交, 因此交流系统和 STATCOM 模
电压崩溃的研究和相关的工具通常是基于以 型之间的只存在无功功率转换。 STATCOM 模
下微分代数方程研究: 型电流和注入无功功率, 分别为
·
(
x =f x , u ) · ( ( )/ ( 5 )
-
( 1 ) i SH = KR VREF -V ) i SH T R
(
O =g x , u ) ———稳
式中 i SH ——— STATCOM 输 出 电 流; KR
T
]———系统状态向量; u
, ,…, x n
式中 x= [ x 1 x 2 ———参考电压; V ———母线实
定器时间常数; VREF
]———系 统 输 入 向 量; ———时间常数。
y= [ ,
T
, ,…, u r
= [ u 1 u 2 y 1 际电压; T R
,…, ]———系 统 输 出 向 量; , ——— x 和 u ( 6 )
T
f g
y 2 y m Q =-i SH V
的非线性方程组。 式中 q ——— STATCOM 模型输出无功功率。
基于式( 1 ), 电压崩溃点可以定义为系统运行 SVC 和 STATCOM 均可为IEEE-14 节点系
在平衡节点时系统的雅可比矩阵是奇异的。即运 统提供足够的无功功率支撑, 以保障系统的电压
, )
行点( x 1 u 1 存在以下关系: 稳定。
( , )
f x 1 u 1
( 2 ) 3 仿真分析
( , )
g x 1 u 1
, )
式( 2 ) 中运行点( x 1 u 1 即为鞍结分岔( Sad- 采用IEEE-14 测试系统分析 配 电 网 电 压 稳