要求，執(zhí)行子站還應具有較好的 可擴展性，這就要求其硬件模塊和通信鏈路最好具有可熱插拔的特性。執(zhí)行子站所處的地 理環(huán)境較復雜嚴酷，處于高寒山區(qū)的執(zhí)行子站，在必要時其硬件系統(tǒng)需要針對絕緣配合、防 凝露等要求進行特殊設計：
[0053] (2)執(zhí)行子站的軟件系統(tǒng)可分為兩大協(xié)調(diào)控制功能模塊一一風電場STATCOM暫態(tài) 功角和暫態(tài)電壓穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制模塊、STATCOM動態(tài)無功補償量與靜態(tài)無功補償量置換協(xié)調(diào) 控制模塊：
[0054] a.風電場STATCOM暫態(tài)功角和暫態(tài)電壓穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制模塊，其策略流程如圖6所 示。通過通信專線，由區(qū)域主站獲取暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度ks和暫態(tài)電壓安全裕度kv;通過 通信專網(wǎng)，獲取接入點的有功功率、無功功率和電壓的數(shù)據(jù)；查詢風電場STATCOM的暫態(tài)控 制策略庫，選取相應的暫態(tài)控制策略；將暫態(tài)控制策略量化后傳送給STATCOM執(zhí)行；監(jiān)測記 錄STATCOM的執(zhí)行情況，將相關運行數(shù)據(jù)反饋區(qū)域主站：
[0055] b. STATCOM動態(tài)無功補償量與靜態(tài)無功補償量置換協(xié)調(diào)控制模塊，其策略流程如 圖7所示。在地區(qū)電網(wǎng)發(fā)生大擾動后，執(zhí)行子站應協(xié)調(diào)控制風電場STATCOM和升壓站靜態(tài)無 功補償設備，將STATCOM的已趨于穩(wěn)定的動態(tài)無功補償量用靜態(tài)無功補償設備的穩(wěn)態(tài)無功 補償量進行置換，使STATC0M的可用容量恢復到較高水平，以應對可能發(fā)生的新的大擾動。 該協(xié)調(diào)控制過程以以下的目標函數(shù)（無功平衡指標）為引導：
[0056]
(10)
[0057] 式中，AQ為考慮風電場所有無功補償裝置后的無功平衡相對情況（MVar)，NQ為無 功補償裝置的總數(shù)，Qi為第i臺無功補償裝置輸出的無功功率（MVar)，QMfi為第i臺無功 補償裝置的無功輸出指令/參考值（MVar)，Qimax和Qimin為第i臺無功補償裝置能輸出的無 功功率最大值和最小值，Wi為第i臺無功補償裝置的權(quán)重因子（無量綱）；設STATCOM的下 標是從m+1,m+2,…，m+NST側(cè)M，Nstat為STATCOM的總臺數(shù)，0對》!+1)，0ref(?!+2)，…，么取,+Astatc〇m)分別為各臺STATCOM的動態(tài)無功補償量（MVar)。置換過程中，首先須滿足式（10)中的第一 式，也就是首先保證無功功率平衡；在此基礎上，逐漸調(diào)整!&ef(m+l)，仏:f(m+：2)，…，以efl>"+ArsTATrajl， 使其盡可能小或為〇。
【主權(quán)項】
1.利用大型風電場STATCOM集中分層分散協(xié)調(diào)控制提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，其特 征是，技術方案如下： 1) .集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一一省級主站；該系統(tǒng)從整個主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和經(jīng)濟運行 角度出發(fā)，完成以下兩項重要任務； (1) 各風電場在地區(qū)電網(wǎng)關鍵接入點的穩(wěn)態(tài)無功功率和電壓的協(xié)調(diào)控制；集中協(xié)調(diào)控 制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口獲取EMS/SCADA系統(tǒng)的主網(wǎng)穩(wěn)態(tài)無功功率和電壓分布數(shù)據(jù)，提取各大 型風電場在地區(qū)電網(wǎng)的關鍵接入點的無功功率和電壓數(shù)據(jù)；依據(jù)電力調(diào)度中心下達的關鍵 接入點的無功電壓曲線、各風電場除其STATCOM外的無功補償情況，計算關鍵接入點的無 功偏差；根據(jù)關鍵接入點的無功偏差，并按照無功就地平衡的原則，由近及遠地為接入點變 電站的靜態(tài)無功補償設備、各風電場的風電機組、風電場升壓站的靜態(tài)無功補償設備依次 協(xié)調(diào)分配無功補償容量；通過數(shù)據(jù)接口由EMS/AVC向相關設備下達無功調(diào)節(jié)指令，并監(jiān)視 執(zhí)行結(jié)果；僅在以上調(diào)節(jié)后仍不能滿足要求時，才依次向各風電場的STATCOM下達無功調(diào) 節(jié)指令，使其參與穩(wěn)態(tài)無功功率和電壓的調(diào)節(jié)，應主要將STATCOM的無功補償容量留給動 態(tài)無功功率補償用； (2) 各風電場所接入的地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)部及之間的動態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測；集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通 過數(shù)據(jù)接口獲取WAMS/PMU系統(tǒng)的主網(wǎng)主要送電通道和關鍵斷面的潮流數(shù)據(jù)，提取與各大 型風電場所接入地區(qū)電網(wǎng)相關的動態(tài)穩(wěn)定性分析記錄；依據(jù)電力調(diào)度中心下達的各風電場 所在地區(qū)電網(wǎng)送電通道和斷面的穩(wěn)定極限和控制極限，計算這些通道和斷面充裕度；比較 并選擇出充裕度小于一定限值的通道和斷面，接收相關風電場STATCOM附加阻尼控制器的 參數(shù)調(diào)整情況，計算地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)部及地區(qū)電網(wǎng)之間振蕩模式大擾動和小擾動阻尼比的提升 情況，實時報知省調(diào)和地調(diào)運行值班調(diào)度員； 2) .分層協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一一區(qū)域主站；該系統(tǒng)服從集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的管理，完成集中 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)力所不能的較為具體的任務，包括以下兩項任務； (1) 各風電場STATCOM附加阻尼控制策略的協(xié)調(diào)控制；分層協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用與集中 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)不同的專用高速PMU通信通道，對風電場所在地區(qū)電網(wǎng)的主要送電通道和關 鍵斷面的潮流數(shù)據(jù)進行接近實時性的采集和收集；對潮流數(shù)據(jù)從時域和頻域的角度進行接 近實時性的動態(tài)穩(wěn)定性分析計算，給出相關振蕩模式的參數(shù)以及參與機組或機群；判斷相 關振蕩模式的阻尼比是否超標；如果發(fā)現(xiàn)阻尼比超標的相關振蕩模式，則確定相關地區(qū)電 網(wǎng)，并根據(jù)預先設計好的風電場STATCOM安全穩(wěn)定策略，向指定風電場的STATCOM發(fā)送附 加阻尼控制的參數(shù)調(diào)整指令；實時監(jiān)視指定風電場STATCOM對附加阻尼控制指令的執(zhí)行情 況，繼續(xù)對潮流數(shù)據(jù)從時域和頻域的角度進行接近實時性的動態(tài)穩(wěn)定性分析計算，進行計 算結(jié)果的判斷校核；將以上數(shù)據(jù)收集、動態(tài)穩(wěn)定計算分析、風電場STATCOM附加阻尼協(xié)調(diào)控 制的所有信息發(fā)送給集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并接收集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的高層指令； (2) 各風電場所接入的地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)部暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測；分層協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接 口獲取PMU系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測的地區(qū)電網(wǎng)重要發(fā)電機的功角數(shù)據(jù)，著重提取地區(qū)電網(wǎng)在大擾動 下的重要發(fā)電機暫態(tài)穩(wěn)定性的記錄；依據(jù)電力調(diào)度中心下達的各風電場所在地區(qū)電網(wǎng)送電 通道和斷面的穩(wěn)定極限和控制極限，綜合計算地區(qū)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的安全裕度；監(jiān)視和比 較相關風電場STATCOM在地區(qū)電網(wǎng)大擾動下對暫態(tài)功角穩(wěn)定和暫態(tài)電壓穩(wěn)定的支撐情況， 實時報知省調(diào)和地調(diào)運行值班調(diào)度員； 3).分散協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一一執(zhí)行子站；該系統(tǒng)在服從以上兩級即集中和分層協(xié)調(diào)控制 系統(tǒng)的管理的同時，發(fā)揮其實時和快速的優(yōu)勢，獨立、就地完成與地區(qū)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性相關 的協(xié)調(diào)控制，包括以下兩項任務： (1) 大型風電場STATCOM對所接入地區(qū)電網(wǎng)暫態(tài)功角穩(wěn)定和暫態(tài)電壓穩(wěn)定的支撐協(xié)調(diào) 控制；分散協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實時采集接入點的有功功率、無功功率和電壓的數(shù)據(jù)；根據(jù)采樣 數(shù)據(jù)和風電場STATC0M的當前運行工況，從風電場STATC0M的暫態(tài)控制策略庫中選取相應 的暫態(tài)控制策略，并傳送給STATC0M予以執(zhí)行；在大擾動時，須特別實時判斷暫態(tài)無功功率 和暫態(tài)電壓是否超標，并記錄相關運行數(shù)據(jù)；準實時地將運行數(shù)據(jù)發(fā)送到分層協(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)，必要時傳送到集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)； (2) 大型風電場STATC0M動態(tài)無功補償量與升壓站靜態(tài)無功補償設備穩(wěn)態(tài)無功補償量 的置換協(xié)調(diào)控制；在地區(qū)電網(wǎng)發(fā)生大擾動時，風電場STATC0M的動態(tài)無功補償量快速調(diào)整， 對地區(qū)電網(wǎng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定和暫態(tài)電壓穩(wěn)定提供支撐；當大擾動消失后，地區(qū)電網(wǎng)的運行 方式很可能發(fā)生了變化，而為適應運行方式的變化，風電場STATC0M的無功補償量可能仍 維持在大擾動消失后的水平，此時，如果再發(fā)生新的大擾動，風電場STATC0M將無容量對新 的大擾動進行暫態(tài)穩(wěn)定性支撐；故在大擾動消失后，分散協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將協(xié)調(diào)控制風電場 STATCOM和升壓站靜態(tài)無功補償設備，將STATC0M的已趨于穩(wěn)定的動態(tài)無功補償量用靜態(tài) 無功補償設備的穩(wěn)態(tài)無功補償量進行置換，使STATC0M的可用容量恢復到較高水平，以應 對可能發(fā)生的新的大擾動。
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用大型風電場STATCOM集中分層分散協(xié)調(diào)控制提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。本發(fā)明的方法步驟如下：在省級電力調(diào)度中心構(gòu)建集中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(省級主站)，省級主站的硬件系統(tǒng)可由目前的大電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)擴展而成，省級主站的軟件系統(tǒng)包括穩(wěn)態(tài)無功/電壓協(xié)調(diào)控制模塊和STATCOM附加阻尼協(xié)調(diào)控制監(jiān)測預警模塊；(2)在大型風電場所在地區(qū)電網(wǎng)的重要500kV或220kV變電站設置分層協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(區(qū)域主站)，區(qū)域主站的硬件系統(tǒng)可采用與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制裝置類似的配置；等等。本發(fā)明優(yōu)點在于，實現(xiàn)對風電場和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定支撐，從而提升電網(wǎng)對可再生能源的消納、增加關鍵斷面的電力送出、實現(xiàn)風電和水電的互惠共贏、創(chuàng)新現(xiàn)有的電網(wǎng)控制技術。
【IPC分類】H02J13/00, H02J3/18, H02J3/16, H02J3/00
【公開號】CN104935073
【申請?zhí)枴緾N201510034298
【發(fā)明人】孫曉明, 李文云, 曹昆南, 李勝男
【申請人】云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年1月23日