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含风电场的电力系统电压控制分区方法研究

乔梁  
【摘要】: 随着电力系统规模日益扩大,大型区域系统联网,电源至负荷中心长距离、大功率输电等因素使得电压稳定性问题日益突出,电压稳定的破坏对社会和国民经济所产生的负面影响巨大,为此对电力系统电压稳定的有效监控成为日益关注的问题。然而,现代电力工业的一个主要特征:大系统互联后规模庞大、结构复杂已成为电力系统安全稳定分析与监控的最大阻力。把电网划分为若干区域进行安全稳定性分析、监视和控制是可行的也是非常必要的。这样一方面有利于缩短稳定分析的时间,提高计算效率;另一方面也可以减少设备和资金投入,提高经济效益。在各种电压监控方案中由法国EDF(法国电力公司)提出的分级电压控制方案在法国、意大利、西班牙、比利时等国家电网中得到较好的应用,是目前较好的电压监控解决方案。该方案在空间上将电网划分为几个彼此解耦的区域进行监控,并按照控制时间将电压控制分为三个等级,分别是:设置在发电厂、用户或各供电点的一级电压控制,控制时间以秒为单位;设置在系统枢纽点的二级电压控制,其控制时间常数约为几十秒到几分钟;设置在系统调度中心的三级电压控制,其控制时间常数一般为十几分钟到几小时。本文主要研究对象电网电压控制分区方法主要应用于二级电压控制。 近年来,风力发电在我国得到迅猛发展,尤其在部分风能资源丰富省份,风电已经或即将成为电网中电源的重要组成部分。然而,由于风电出力的随机性、间歇性、不可调度性,其对系统电压稳定运行带来的挑战也会随着其大规模发展而严峻起来。目前,针对包含风电电源的电力系统电压分区监控的相关研究还比较少。其中,现有分区方法是否能够合理考虑风电场因素,如果不能则应进行怎样的改进;在分区潮流计算中怎么处理风电场节点;风电场电源节点的加入对系统分区方案的影响;分区结果的合理性以及适用范围等方面都是有待研究的问题。基于此,本文将风电出力概率分布离散化为多个场景,通过本文提出的方法选取其最具有代表性的期望场景。在借鉴基于无功源控制空间的基本思想基础上,本文提出并计算该场景包含更加丰富信息量的全维电压/无功灵敏度矩阵后,采用基于传递闭包的模糊聚类方法,综合分析出一种可行的含风电场电网的电压控制分区方法。


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