專利名稱：一種新能源外送系統(tǒng)的facts設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法。
背景技術(shù)：
隨著新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道建成，將形成第一通道一第二通道一海西通道總長度接近3000公里的750千伏雙環(huán)網(wǎng)。該通道上串有酒泉、哈密兩個千萬千瓦級大型風(fēng)電基地和海西光伏基地。這些地區(qū)的新能源開發(fā)呈現(xiàn)大規(guī)模、高集中、遠距離的特點，發(fā)展迅速。隨著新能源大規(guī)模饋入，風(fēng)功率大范圍、高頻度的波動造成新疆與西北聯(lián)網(wǎng)的兩個通道上潮流波動頻繁，無功電壓控制困難。采用常規(guī)的低壓無功補償設(shè)備無法滿足頻繁投切的要求，需要采用動態(tài)無功補償設(shè)備。根據(jù)規(guī)劃論證，新疆與西北聯(lián)網(wǎng)第二通道規(guī)劃裝設(shè)多套容量新型FACTS裝置。其中，沙州 魚卡兩回線路共配置4組線路分級式可控電抗器，每 組容量390Mvar，固定容量39Mvar，可調(diào)容量351Mvar，三級可調(diào)，單級容量117Mvar ;沙州站變壓器第三繞組側(cè)配置靜止無功補償器SVC (360Mvar容性,360Mvar感性)；魚卡站母線配置330Mvar磁閥式母線可控高抗，固定容量為16. 5Mvar，連續(xù)可調(diào)。目前，750kV可控電抗器和SVC獨立的控制策略國內(nèi)已有研究，但多FACTS設(shè)備之間的協(xié)調(diào)控制策略在國內(nèi)尚屬空白。中國750kV敦煌站可控高抗示范工程是世界首套750kV風(fēng)電集中送出系統(tǒng)應(yīng)用的可控高抗工程，該工程于2012年I月5日成功投運。針對敦煌750kV可控電抗器，中國電科院系統(tǒng)所提出了基于無功需求增量和母線邊界電壓的可控電抗器內(nèi)外雙層控制策略，控制策略實際中應(yīng)用良好，對于抑制母線電壓波動、降低線路無功損耗、在暫態(tài)過程中實現(xiàn)母線電壓動態(tài)支撐、減少站內(nèi)低壓無功補償裝置的動作次數(shù)和減輕站內(nèi)運行壓力方面作用明顯。靜止無功補償器SVC作為無功補償、抑制電壓波動的有效手段，目前已廣泛地應(yīng)用于中、高壓電網(wǎng)以及超高壓電網(wǎng)中，并積累了多年的運行經(jīng)驗。SVC主要用于在故障后暫態(tài)過程中為電網(wǎng)提供緊急無功功率補償以增強電網(wǎng)電壓支撐以改善電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，同時常態(tài)運行中提供連續(xù)的無功功率調(diào)節(jié)以抑制電壓的波動。SVC —般采用基于電壓的控制策略，通過連續(xù)的調(diào)節(jié)，可以維持SVC所在母線電壓恒定。新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道共裝設(shè)5套750kV可控高抗、I套66kV SVC，是世界上首次在750kV輸電系統(tǒng)集中應(yīng)用新型大容量FACTS設(shè)備。實現(xiàn)可控高抗群之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制、可控高抗與SVC之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，對于有效抑制由于新能源波動造成的二通道輸電系統(tǒng)無功電壓頻繁波動非常關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，分為內(nèi)層控制、夕卜層控制和最外層控制，其中，最外層控制優(yōu)先級高于外層控制，外層控制優(yōu)先級高于內(nèi)層控制。內(nèi)層控制保證變電站電壓能精確控制在某個值或某個范圍內(nèi)，外層控制和最外層控制在系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動時提供緊急無功支撐，保證變電站電壓能夠迅速恢復(fù)至允許范圍內(nèi)。三層電壓控制結(jié)合的方法能夠高精度、高效地集中協(xié)調(diào)控制多個FACTS設(shè)備動作，工程適應(yīng)性很強。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案本發(fā)明提供一種新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，所述方法包括內(nèi)層控制、外層控制和最外層控制；所述內(nèi)層控制將變電站電壓精確控制在電壓目標值或電壓控制帶內(nèi)；在新能源外送系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動時外層控制和最外層控制提供緊急無功支撐，使變電站電壓能夠迅速恢復(fù)至允許范圍內(nèi)。所述新能源外送系統(tǒng)為新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道，風(fēng)電和太陽能由聯(lián)網(wǎng)通道外送，所述聯(lián)網(wǎng)通道上裝設(shè)FACTS設(shè)備；其中，在聯(lián)網(wǎng)通道沿線的沙州站主變第三繞組側(cè)裝設(shè)66kV靜止無功補償器,在魚卡開關(guān)站母線側(cè)裝設(shè)磁控式母線可控高抗,在沙州 魚卡線路雙回線路兩側(cè)裝設(shè)分級式可控高抗。所述內(nèi)層控制中，內(nèi)層電壓控制每隔I分鐘循環(huán)一次；沙州站和魚卡站內(nèi)層控制 設(shè)置時延30s，以避免沙州站和魚卡站線路分級式可控高抗同時動作。所述內(nèi)層電壓控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入沙州站控制電壓目標值Vp魚卡站控制電壓目標值V2、沙州母線電壓控制帶[V1-AV1JAAV1]和魚卡母線電壓控制帶[V2-AV2, V2+AV2], AV1和AV2分別為沙州站和魚卡站允許的母線電壓偏差，VpV2、AV1和AV2的數(shù)值由用戶確定。內(nèi)層電壓控制時，優(yōu)先發(fā)揮沙州靜止無功補償器、魚卡磁控式可控高抗的跟隨式調(diào)節(jié)作用，將沙州站電壓和魚卡站電壓分別控制在V1和V2 ；當靜止無功補償器、磁控式可控高抗已達到最大/最小容量，沙州/魚卡母線電壓仍不在電壓控制帶內(nèi)，此時站內(nèi)的線路可控高抗觸發(fā)動作；為減少設(shè)備損耗，可控高抗控制觸發(fā)時，沙州站線路可控高抗I和II交替動作，魚卡站線路可控高抗I和II交替動作，每次動作一級；當站內(nèi)一組線路可控高抗I動作一級后，若監(jiān)控母線電壓仍不在允許電壓控制帶內(nèi)時，則發(fā)觸發(fā)指令給本站另一組線路可控高抗II，可控高抗II動作一級，若此時可控高抗II故障或已達到最大/最小容量，則發(fā)觸發(fā)指令給可控高抗I，可控高抗I再動作一級；當站內(nèi)一組線路可控高抗I需要動作，但由于可控高抗I自身故障或者已達到最大/最小容量，則發(fā)觸發(fā)指令給本站另一組線路可控高抗II，可控高抗II動作一級，可控高抗II動作一級后，若監(jiān)控母線電壓仍不在允許電壓控制帶內(nèi)時，則可控高抗II需要再動作一級。所述外層控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入外層電壓上邊界U1和外層電壓下邊界U2，外層電壓上邊界U1和外層電壓下邊界U2由用戶確定；外層控制實時監(jiān)測電壓，當新能源外送系統(tǒng)中出現(xiàn)大的擾動，連續(xù)5s監(jiān)測到母線電壓在[U2，U1]之外，站內(nèi)兩組線路可控高抗I和可控高抗II同時切除或投入一級容量，此時靜止無功補償器和磁控式可控高抗在5s的監(jiān)測時間之內(nèi)已經(jīng)動態(tài)調(diào)節(jié)完畢，達到其最大/最小容量，線路可控高抗動作完畢后，再開始下一次循環(huán)計時；當發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，即沙州 魚卡線路故障，則優(yōu)先電磁暫態(tài)控制；若58的監(jiān)測時間之內(nèi)，站內(nèi)協(xié)調(diào)控制器和線路可控高抗接收到沙州 魚卡線路繼電保出口信號或斷路器位置接點信號，則閉鎖外層控制，啟動電磁暫態(tài)控制策略，將兩側(cè)線路可控高抗投至最大容量，待電磁暫態(tài)控制結(jié)束后，轉(zhuǎn)回外層控制。
所述最外層電壓控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入最外層電壓控制上限U’，U，的數(shù)值由用戶確定；最外層電壓控制實時監(jiān)測系統(tǒng)電壓，一旦監(jiān)測到電壓高于U’，站內(nèi)兩組線路分級式可控高抗立即動作至最大容量，以抑制系統(tǒng)高壓。所述最外層控制優(yōu)先級高于外層控制，外層控制優(yōu)先級高于內(nèi)層控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于
I.本發(fā)明的方法直接以電壓為控制目標，物理意義明確，簡單直觀。2.本發(fā)明將連續(xù)調(diào)壓的FACTS設(shè)備(包括靜止無功補償器和磁控式母線可控高抗)與分級動作的線路可控高抗有效協(xié)調(diào)。當風(fēng)功率波動引起系統(tǒng)電壓變化時，連續(xù)調(diào)壓設(shè)備優(yōu)先動作，發(fā)揮其跟隨調(diào)壓功能，將電壓精確控制在目標值。當連續(xù)調(diào)壓設(shè)備已經(jīng)調(diào)整至最大/最小容量，變電站電壓仍超出控制范圍時，此時分級式線路可控高抗再動作，將電壓控制在合理范圍內(nèi)。控制方法充分發(fā)揮SVC、磁控式母線可控高抗的連續(xù)跟隨調(diào)壓功能，避免了分級式可控高抗的頻繁動作，顯著提高各FACTS設(shè)備的動作精度和利用效率。3.本發(fā)明采用三層電壓控制，最外層控制優(yōu)先于外層控制，外層控制優(yōu)先于內(nèi)層控制，不同的控制層中分級式可控高抗采取不同的動作原則。內(nèi)層控制中，每次允許變電站內(nèi)一組分級式可控高抗動作一級；外層控制中，每次允許變電站內(nèi)兩組分級式可控高抗同時動作一級；最外層控制中，每次允許變電站內(nèi)兩組分級式可控高抗同時動作至最大容量。采取不同的分級式可控高抗動作原則，既可以在內(nèi)層控制時減少可控高抗的動作頻度和對系統(tǒng)的沖擊，又可以在外層控制和最外層控制時為系統(tǒng)提供緊急無功支撐。三層控制相結(jié)合的方法使得可控高抗動作合理性顯著提高，為可控高抗在大規(guī)模新能源外送的輸電系統(tǒng)中發(fā)揮作用提供了保障，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖I是新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中沙州站外層控制策略示意圖；圖3是本發(fā)明實施例中魚卡站外層控制策略示意圖；圖4是本發(fā)明實施例中沙州站最外層控制策略示意圖；圖5是本發(fā)明實施例中魚卡站最外層控制策略示意圖；圖6是本發(fā)明實施例中新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道示意圖；圖7是本發(fā)明實施例中2013年夏大方式下風(fēng)電均勻波動時沙州側(cè)線路可控高抗動作圖；圖8是本發(fā)明實施例中2013年夏大方式下風(fēng)電均勻波動時魚卡側(cè)線路可控高抗動作圖；圖9是本發(fā)明實施例中2013年夏大方式下風(fēng)電均勻波動時沙州SVC動作圖；圖10是本發(fā)明實施例中2013年夏大方式下風(fēng)電均勻波動時魚卡母線可控高抗動作圖；圖11是本發(fā)明實施例中2013年夏大方式下風(fēng)電均勻波動時沙州站和魚卡站750kV側(cè)電壓變化圖(kV)；圖12是本發(fā)明實施例中2013年夏大基礎(chǔ)方式下敦煌 酒泉線路N-2故障后沙州站電壓變化圖(kV)；
圖13是本發(fā)明實施例中2013年夏大基礎(chǔ)方式下敦煌 酒泉線路N-2故障后魚卡站電壓變化圖(kV)；圖14是本發(fā)明實施例中2013年冬大極限方式下甘肅風(fēng)電脫網(wǎng)后沙州站電壓變化圖(kV)；圖15是本發(fā)明實施例中2013年冬大極限方式下甘肅風(fēng)電脫網(wǎng)后魚卡站電壓變化圖(kV)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1，本發(fā)明提供一種新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，所述方法包括內(nèi)層控制、外層控制和最外層控制；所述內(nèi)層控制將變電站電壓精確控制在電壓目標值或電壓控制帶內(nèi)；在新能源外送系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動時外層控制和最外層控制提供緊急無功支 撐，使變電站電壓能夠迅速恢復(fù)至允許范圍內(nèi)。所述內(nèi)層控制中，內(nèi)層電壓控制每隔I分鐘循環(huán)一次；沙州站和魚卡站內(nèi)層控制設(shè)置時延30s，以避免沙州站和魚卡站線路分級式可控高抗同時動作。所述內(nèi)層電壓控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入沙州站控制電壓目標值Vp魚卡站控制電壓目標值V2、沙州母線電壓控制帶[V1-AV1JAAV1]和魚卡母線電壓控制帶[V2-AV2, V2+AV2], AV1和AV2分別為沙州站和魚卡站允許的母線電壓偏差，VpV2、AV1和AV2的數(shù)值由用戶確定。內(nèi)層電壓控制時，優(yōu)先發(fā)揮沙州靜止無功補償器、魚卡磁控式可控高抗的跟隨式調(diào)節(jié)作用，將沙州站電壓和魚卡站電壓分別控制在V1和V2 ；當靜止無功補償器、磁控式可控高抗已達到最大/最小容量，沙州/魚卡母線電壓仍不在電壓控制帶內(nèi)，此時站內(nèi)的線路可控高抗觸發(fā)動作；為減少設(shè)備損耗，可控高抗控制觸發(fā)時，沙州站線路可控高抗I和II交替動作，魚卡站線路可控高抗I和II交替動作，每次動作一級；當站內(nèi)一組線路可控高抗I動作一級后，若監(jiān)控母線電壓仍不在允許電壓控制帶內(nèi)時，則發(fā)觸發(fā)指令給本站另一組線路可控高抗II，可控高抗II動作一級，若此時可控高抗II故障或已達到最大/最小容量，則發(fā)觸發(fā)指令給可控高抗I，可控高抗I再動作一級；當站內(nèi)一組線路可控高抗I需要動作，但由于可控高抗I自身故障或者已達到最大/最小容量，則發(fā)觸發(fā)指令給本站另一組線路可控高抗II，可控高抗II動作一級，可控高抗II動作一級后，若監(jiān)控母線電壓仍不在允許電壓控制帶內(nèi)時，則可控高抗II需要再動作一級。如圖2和圖3，所述外層控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入外層電壓上邊界U1和外層電壓下邊界U2，外層電壓上邊界U1和外層電壓下邊界U2由用戶確定；外層控制實時監(jiān)測電壓，當新能源外送系統(tǒng)中出現(xiàn)大的擾動，連續(xù)5s監(jiān)測到母線電壓在[U2，UJ之外，站內(nèi)兩組線路可控高抗I和可控高抗II同時切除或投入一級容量，此時靜止無功補償器和磁控式可控高抗在5s的監(jiān)測時間之內(nèi)已經(jīng)動態(tài)調(diào)節(jié)完畢，達到其最大/最小容量，線路可控高抗動作完畢后，再開始下一次循環(huán)計時；當發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，即沙州 魚卡線路故障，則優(yōu)先電磁暫態(tài)控制；若5s的監(jiān)測時間之內(nèi)，站內(nèi)協(xié)調(diào)控制器和線路可控高抗接收到接收到沙州 魚卡線路繼電保出口信號或斷路器位置接點信號，則閉鎖外層控制，啟動電磁暫態(tài)控制策略，將兩側(cè)線路可控高抗投至最大容量，待電磁暫態(tài)控制結(jié)束后，轉(zhuǎn)回外層控制。如圖4和圖5，所述最外層電壓控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入最外層電壓控制上限U’，U’的數(shù)值由用戶確定；最外層電壓控制實時監(jiān)測系統(tǒng)電壓，一旦監(jiān)測到電壓高于U’，站內(nèi)兩組線路分級式可控高抗立即動作至最大容量，以抑制系統(tǒng)高壓。如圖6，所述新能源外送系統(tǒng)為新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道，風(fēng)電和太陽能由聯(lián)網(wǎng)通道外送，所述聯(lián)網(wǎng)通道上裝設(shè)FACTS設(shè)備；其中，在聯(lián)網(wǎng)通道沿線的沙州站主變第三繞組側(cè)裝設(shè)66kV靜止無功補償器，在開關(guān)站魚卡母線側(cè)裝設(shè)磁控式母線可控高抗，在沙州 魚卡線路雙回線路兩側(cè)裝設(shè)分級式可控高抗。基于BPA潮流計算程序進行控制策略仿真計算，考察所提新疆與西北聯(lián)網(wǎng)第二通道多FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制策略對于電壓的控制效果。第二通道聯(lián)網(wǎng)示意圖如圖7所示。
壓的控制效果，計算算例采用2013年夏大方式規(guī)劃數(shù)據(jù)。設(shè)置沙州站、魚卡站的控制電壓目標值V1 = 775kV，V2 = 770kV，沙州母線電壓控制帶為[770kV，780kV]，魚卡母線電壓控制帶為[765kV，775kV]。考慮敦煌和酒泉風(fēng)電從(MW均勻波動至3300麗，每300麗一級，風(fēng)電波動時利用青海水電調(diào)峰以維持系統(tǒng)的功率平衡。仿真中，風(fēng)電初始出力OMW時，二通道各FACTS設(shè)備安排發(fā)出最大感性無功，即沙州 魚卡四組線路可控高抗安排在最大容量390Mvar，沙州站SVC安排在感性最大容量360Mvar，魚卡站磁控式母線可控高抗安排在最大容量330Mvar，感性為“ + ”，容性為根據(jù)所述內(nèi)層控制策略，沙州站內(nèi)部兩組線路可控高抗動作情況如圖7所示，魚卡站內(nèi)部兩組線路可控高抗動作情況如圖8所示，沙州站SVC動作情況如圖9所示，魚卡站磁控式母線可控高抗動作情況如圖10所示。沙州站和魚卡站750kV側(cè)電壓變化情況如圖11所示。從圖中可以看出，沙州線路可控高抗I、可控高抗2交替動作，魚卡可控高抗I、可控高抗2交替動作，可控高抗每次只動作一級。當可控高抗動作后，沙州SVC、魚卡磁控式母線可控高抗將出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)，將電壓控制在目標值。圖9中，當風(fēng)電出力2400MW、3000MW、3300MW時，SVC出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)。圖10中，當風(fēng)電出力1800MW、2400MW時,磁控式母線可控高抗出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)。當風(fēng)電出力0MT1500MW時，僅依靠沙州站SVC和魚卡站磁控式母線可控高抗的跟隨調(diào)壓，能夠?qū)⑸持菡尽Ⅳ~卡站電壓控制在目標值。當風(fēng)電出力1800MW，沙州電壓在控制范圍內(nèi)，而魚卡電壓低于765kV，魚卡一組可控高抗動作一級。當風(fēng)電出力2100MW、2700MW時，沙州一組線路可控高抗動作一級，沙州和魚卡電壓都能恢復(fù)到控制范圍內(nèi)，魚卡線路可控高抗無需動作。當風(fēng)電出力2400MW、3300MW時，沙州可控高抗動作一級后，但魚卡電壓低于765kV，魚卡可控高抗動作一級。當風(fēng)電出力3000MW時，沙州一組線路可控高抗動作一級后，沙州電壓仍低于770kV，沙州另一組線路可控高抗再動作一級，沙州電壓恢復(fù)至控制范圍內(nèi)，魚卡電壓仍低于765kV，魚卡一組可控高抗動作一級。采取所述多FACTS設(shè)備內(nèi)層協(xié)調(diào)控制策略，沙州電壓能精確控制在775kV，魚卡電壓在風(fēng)電波動(T2400MW時能精確控制在770kV，魚卡電壓在風(fēng)電波動2700MT3300MW時能控制在[765kV，770kV]范圍內(nèi)。其次，考察新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道多FACTS設(shè)備外層協(xié)調(diào)控制策略對于電壓的控制效果，計算算例采用2013年夏大基礎(chǔ)方式規(guī)劃數(shù)據(jù)。設(shè)置外層電壓控制的上下邊界為默認值，取U1=SOSkV, U2=745kV。仿真中，沙州 魚卡線路兩側(cè)四組可控高抗均投入最大容量390Mvar，沙州SVC容量為OMvar，魚卡磁控式母線可控高抗投入最大容量330Mvar。敦煌 酒泉N-2故障后，沙州站、魚卡站母線電壓變化如圖12、13所示。新疆與西北聯(lián)網(wǎng)第二通道沿線各站的電壓變化如下表I所示。故障后沙州電壓為736kV，魚卡電壓為709kV?？紤]SVC的跟隨調(diào)壓作用，沙州電壓恢復(fù)至750kV，魚卡電壓恢復(fù)至720kV，魚卡電壓仍低于外層電壓控制下限745kV，啟動外層控制，魚卡側(cè)兩組線路可控高抗都切除一級，魚卡電壓恢復(fù)至734kV，仍低于745kV，啟動下一輪外層控制，魚卡側(cè)兩組線路可控高抗再切除一級，魚卡電壓恢復(fù)至748kV。表I
故障前故障后故障后SVC及可'g高抗動作后ftffi (kV) 母齡稱電壓電壓SVC動作后，魚卡兩組SVC動作后，魚卡兩組線
(kV) (k￥) - ^ 線路可控高抗各切.級路可控高抗連續(xù)切兩級
. 768.1745.!752.7__759.4__761.6_
沙州772.(,735.6749.5__755.2__760.7_
ι. k769.170h.7720.3734.3748.3
柴達木772.3707.771H.9__732__742.7_最后，考察新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道多FACTS設(shè)備最外層協(xié)調(diào)控制策略對于電壓的控制效果，計算算例采用2013年冬大極限方式規(guī)劃數(shù)據(jù)。其中，敦煌風(fēng)電接入3200MW，酒泉風(fēng)電接入1000MW。設(shè)置最外層電壓控制的上邊界為默認值，取U’=830kV。仿真中，沙州SVC容量為OMvar，沙州 魚卡線路兩側(cè)四組可控高抗均投入容量156Mvar (固定容量39Mvar+l級可控容量117Mvar)。設(shè)置酒泉風(fēng)電場匯集側(cè)玉門 嘉峪關(guān)三永N-I故障，模擬故障后甘肅4200MW風(fēng)電全部脫網(wǎng)，沙州站和魚卡站的電壓變化情況如圖14和圖15所示。風(fēng)電脫網(wǎng)后，考慮SVC跟隨調(diào)壓作用，沙州和魚卡最高電壓仍達到830kV之上，啟動最外層控制策略，沙州站和魚卡站兩組線路可控高抗均投至最大容量390Mvar。可控高抗動作后電壓能夠恢復(fù)至合理范圍內(nèi)，沙州電壓恢復(fù)至790kV，魚卡電壓恢復(fù)至790kV。動態(tài)無功補償設(shè)備動作后引起的脫網(wǎng)故障后各站電壓變化如下表2所示。表 2
電壓/(kV)敦煌酒泉沙州魚卡柴達木~
初始768770782787780
風(fēng)電脫網(wǎng)后SVC和可控高抗均不動作830810840850845
風(fēng)電脫網(wǎng)后僅SVC動作^5800820835835
風(fēng)電脫網(wǎng)后SVC和可控高抗均動作790790790790800最后應(yīng)當說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。 ·
權(quán)利要求
1.一種新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述方法包括內(nèi)層控制、外層控制和最外層控制；所述內(nèi)層控制將變電站電壓精確控制在電壓目標值或電壓控制帶內(nèi)；在新能源外送系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動時外層控制和最外層控制提供緊急無功支撐，使變電站電壓能夠迅速恢復(fù)至允許范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述新能源外送系統(tǒng)為新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道，風(fēng)電和太陽能由聯(lián)網(wǎng)通道外送，所述聯(lián)網(wǎng)通道上裝設(shè)FACTS設(shè)備；其中，在聯(lián)網(wǎng)通道沿線的沙州站主變第三繞組側(cè)裝設(shè)66kV靜止無功補償器，在魚卡開關(guān)站母線側(cè)裝設(shè)磁控式母線可控高抗，在沙州 魚卡雙回線路兩側(cè)裝設(shè)分級式可控高抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述內(nèi)層控制中，內(nèi)層電壓控制每隔I分鐘循環(huán)一次；沙州站和魚卡站內(nèi)層控制設(shè)置時延30s，以避免沙州站和魚卡站線路分級式可控高抗同時動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述內(nèi)層電壓控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入沙州站控制電壓目標值V1、魚卡站控制電壓目標值V2、沙州母線電壓控制帶[V1-Λ V1, V1+Λ V1]和魚卡母線電壓控制帶[V2-AV2,V2+AV2],八％和AV2分別為沙州站和魚卡站允許的母線電壓偏差，Vp V2、八％和^2的數(shù)值由用戶確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于內(nèi)層電壓控制時，優(yōu)先發(fā)揮沙州靜止無功補償器、魚卡磁控式可控高抗的跟隨式調(diào)節(jié)作用，將沙州站電壓和魚卡站電壓分別控制在V1和V2 ;當靜止無功補償器、磁控式可控高抗已達到最大/最小容量，沙州/魚卡母線電壓仍不在電壓控制帶內(nèi)，此時站內(nèi)的線路可控高抗觸發(fā)動作；為減少設(shè)備損耗，可控高抗控制觸發(fā)時，沙州站線路可控高抗I和II交替動作，魚卡站線路可控高抗I和II交替動作，每次動作一級； 當站內(nèi)一組線路可控高抗I動作一級后，若監(jiān)控母線電壓仍不在允許電壓控制帶內(nèi)時，則發(fā)觸發(fā)指令給本站另一組線路可控高抗II，可控高抗II動作一級，若此時可控高抗II故障或已達到最大/最小容量，則發(fā)觸發(fā)指令給可控高抗I，可控高抗I再動作一級； 當站內(nèi)一組線路可控高抗I需要動作，但由于可控高抗I自身故障或者已達到最大/最小容量，則發(fā)觸發(fā)指令給本站另一組線路可控高抗II，可控高抗II動作一級，可控高抗II動作一級后，若監(jiān)控母線電壓仍不在允許電壓控制帶內(nèi)時，則可控高抗II需要再動作一級。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述外層控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入外層電壓上邊界U1和外層電壓下邊界U2,外層電壓上邊界U1和外層電壓下邊界U2由用戶確定；外層控制實時監(jiān)測電壓，當新能源外送系統(tǒng)中出現(xiàn)大的擾動，連續(xù)5s監(jiān)測到母線電壓在[U2，U1]之外，站內(nèi)兩組線路可控高抗I和可控高抗II同時切除或投入一級容量，此時靜止無功補償器和磁控式可控高抗在5s的監(jiān)測時間之內(nèi)已經(jīng)動態(tài)調(diào)節(jié)完畢，達到其最大/最小容量，線路可控高抗動作完畢后，再開始下一次循環(huán)計時； 當發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，即沙州 魚卡線路故障，則優(yōu)先電磁暫態(tài)控制；若5s的監(jiān)測時間之內(nèi)，站內(nèi)協(xié)調(diào)控制器和線路可控高抗接收到沙州 魚卡線路繼電保出口信號或斷路器位置接點信號，則閉鎖外層控制，啟動電磁暫態(tài)控制策略，將兩側(cè)線路可控高抗投至最大容量，待電磁暫態(tài)控制結(jié)束后，轉(zhuǎn)回外層控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述最外層電壓控制以變電站母線電壓為輸入量，輸入最外層電壓控制上限U’，U’的數(shù)值由用戶確定；最外層電壓控制實時監(jiān)測系統(tǒng)電壓，一旦監(jiān)測到電壓高于U’，站內(nèi)兩組線路分級式可控高抗立即動作至最大容量，以抑制系統(tǒng)高壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述最外層控制優(yōu)先級高于外層控制，外層控制優(yōu)先級高于內(nèi)層控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新能源外送系統(tǒng)的FACTS設(shè)備協(xié)調(diào)控制方法，分為內(nèi)層控制、外層控制和最外層控制，其中，最外層控制優(yōu)先級高于外層控制，外層控制優(yōu)先級高于內(nèi)層控制。內(nèi)層控制保證變電站電壓能精確控制在某個值或某個范圍內(nèi)，外層控制和最外層控制在系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動時提供緊急無功支撐，保證變電站電壓能夠迅速恢復(fù)至允許范圍內(nèi)。三層電壓控制結(jié)合的方法能夠高精度、高效地集中協(xié)調(diào)控制多個FACTS設(shè)備動作，工程適應(yīng)性很強。
文檔編號H02J13/00GK102904287SQ20121036937
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者王雅婷, 申洪, 班連庚, 周勤勇, 段智, 黃丹, 王一兵 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司