兼顾频率稳定性的电力系统无功—电压控制策略研究

摘要

随着我国电力系统规模的不断扩大，如何保证系统的稳定性是一个极其重要的问题，特别是当电力系统遭受大干扰后，系统的功率平衡被严重破坏，发电机、各种控制设备以及负荷的调节特性和动态特性共同决定了系统的稳定性，使系统的大干扰稳定性问题十分复杂。近几年出现了许多由于电压稳定性破坏发生的电力系统崩溃事故，为了提高系统的电压稳定性，系统中投入了大量的无功补偿设备，除了传统的并联电容器以外，出现了许多新型的无功补偿设备，其中实际应用最广泛的是静止无功补偿器（SVC）。这些无功补偿设备可以提高大干扰动态电压稳定性，同时提高系统电压水平，在利用无功补偿设备提高电压稳定性的同时，人们长期忽略了系统电压水平对系统频率稳定性的影响，使得在某些情况下可能为了提高系统电压稳定性而造成系统频率稳定性下降的负面影响。 为了分析无功补偿设备对大干扰频率稳定性的影响，制定考虑频率稳定性的无功—电压控制策略，本文研究了以下几个主要内容： ① 分析我国电力系统的频率质量及频率稳定性的现状。 ② 为了反映系统实际的动态过程，本文采用了静态负荷和动态负荷相结合的综合负荷模型，该模型可同时反映对系统电压稳定性和频率稳定性的影响。 ③ 按照系统大干扰类型不同、发电机调频能力强弱差别以及综合负荷模型的不同，通过仿真计算，分析无功补偿设备对大干扰动态频率稳定性的影响：静止无功补偿器在有功功率过剩时对系统频率质量和频率稳定性的积极作用，而在有功功率不足时却降低了频率质量，在发电机调频能力较弱时加速系统的频率崩溃，并联电容器在提高系统频率稳定性方面总是起积极作用。 ④ 为了兼顾系统的频率稳定性，本文提出了在SVC控制系统的输入量中引入频率参量的控制策略，提出了整定原则，并且通过对各种不同条件的系统进行仿真，验证了这一控制策略的正确性和可行性。提出通过设置并联电容器合理的分组原则和各组投切时间的控制策略，可以在提高电压稳定性的同时兼顾频率稳定性，并通过仿真进行验证。