所属栏目：电力论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:528
副标题#e#摘要：安装SVC之前，采用连续潮流法计算系统的临界运行点，在临界运行点推导了节点线性参与因子的公式，选择参与因子最大的节点作为最有利于提高输电能力的SVC安装地点，并用算例验证了该方法用于SVC选址是有效的。
关键词：输电能力；静态无功补偿器（SVC）；最优安装地点；连续潮流法
SVC的基本功能是从电网吸收或者向电网输送可以连续调节的无功功率，以维持装设点的电压恒定，增大负荷裕度，并有利于电网的无功功率平衡。由于SVC可以给系统提供无功支持，从而改善潮流分布，因此，如果SVC的安装地点选择合适，就能在很大程度上提高系统的输电能力[1~2]。然而对于一个实际的系统，不可能采用仿真方法逐点测试。为了减少计算量，降低投资成本，很有必要对SVC的安装地点进行研究。
近几年来，国内外对该领域的研究已经取得了一定的成果：文献[1]用一个实际算例验证了安装SVC可以使输电能力有较大的提高，并指出研究SVC的优化配置以提高输电能力是很有实际意义的。文献[2]分析了安装SVC对于提高输电能力的作用，并以输电能力对节点电压幅值的灵敏度为指标选择SVC的安装位置。
综合分析上述文献，应用最多的SVC选址方法是模态分析法和灵敏度法，而模态分析法实质上是对灵敏度判据在雅可比矩阵的特征空间中作进一步的解剖，与灵敏度法相比，更能反映电力系统的实际。所以本文采用模态分析法，以系统最危险运行模式下线性参与因子最大的负荷节点作为SVC的安装位置。
1 SVC的静态模型
典型的SVC的单相原理图是由固定电容器组与晶闸管控制电抗器(Thyristor controlled reactor, TCR)并联而成的。它通过控制晶闸管触发角 快速连续的调节整个SVC等值阻抗的性质和大小，从而改变节点输出的无功功率。
SVC可以用电源模型、阻抗模型、变压器模型等来模拟，其控制模式也有多种。采用的模型和控制模式对于本文所采用的选址方法的计算结果基本没有影响。为了简单且不失一般性，这里将SVC等效为并联在负荷节点的可变电纳 。
SVC属于并联控制，常用于控制节点电压，以保证节点电压在合理的范围内。系统中装设SVC之后，只需在潮流方程中改变相应节点的边界条件，无需增加状态变量。一般在控制装置不越限的条件下，把被控节点直接设为PV节点即可，若发生无功越限，则该节点仍为PQ节点，只是无功注入必须加上控制装置无功输出的上限值或下限值。本文不考虑SVC装置的无功越限问题，所以将装设SVC的节点直接设为PV节点。
2 SVC安装位置的选择
2.1模式的线性参与因子 
式(1)称为第 个状态变量对第 个特征模式的参与因子。
研究表明，当系统负荷以某种过渡方式逐渐加重时，系统总是以最小模特征值 所确定的模态首先发生电压不稳定。根据可行解域的边界性质定理可知，当系统达到静态电压稳定极限时，矩阵 奇异，因此，存在一零特征值(即 =0)。此时对于任意小的功率摄动都会引起状态变量的无限制漂移，这种情况对应于系统静态电压稳定的极限状态，它与灵敏度法的概念一致。因此，可以用 来间接地度量全系统的静态稳定裕度。
当系统处于电压稳定极限或临界运行状态时，对应的电压稳定裕度为0，此时，与 ( =0)强相关( 值较大)的节点构成系统的失稳区。 最大值对应的节点为系统首先发生不稳定的节点。
2.2对线性参与因子法用于SVC选址的验证
随着负荷的增加，系统的临界运行点通常在静态电压崩溃点附近，此时潮流方程的非线性特性变强，模式之间的相互影响急剧增大，而系统的线性参与因子是建立在对静态潮流方程进行线性化处理的基础上的，因此会导致计算结果不够准确。基于此，这里对常用的SVC选址方法做以下验证：根据线性参与因子法确定参与因子较#p#副标题#e#大的前几个节点，并在这几个节点分别安装相同的SVC，然后在补偿SVC之前的系统临界运行点分别计算最小模特征值 ，选择使得 最大时SVC所在的节点作为其最优安装位置。
2.3 计算步骤
SVC选址的仿真计算步骤如下：
(1)初始状态下( )，对试算系统进行潮流计算，得到基准运行点( )；
(2)在给定的节点功率注入变化方向 上，逐渐增大 ，用连续潮流法计算系统潮流，直到某一约束条件达到极限值，得到装设SVC之前系统的临界运行点( )；
(3)安装SVC之前在系统的临界运行点，由式(1)计算最危险运行模式下各负荷节点的线性参与因子；
(4)选择参与因子较大的节点，并在这几个节点分别安装相同的SVC，在临界运行点( )分别计算最小模特征值 ，将使 最大时SVC所在的节点作为其最佳安装地点。
3 算例
本文IEEE30节点系统为例，对提出的方法进行了验证。系统中，负荷采用恒功率模型，负荷增加时，发电机出力按比例分配方式增加[4]，网损由平衡节点承担。
IEEE30节点系统
IEEE30节点3区系统包括3个区域41条支路，每个区域有2台发电机，节点1为全网的平衡节点。
计算过程中假设各节点电压均在允许范围内，各支路不会出现支路过负荷现象。假设区域1到区域2的输电能力需要达到 。
采用连续潮流法计算区域1到区域2的输电能力，得到 =6.6712，临界运行点为系统的SNB点。有 ，为满足输电要求需要装设SVC加以补偿。将受电区全部负荷节点作为备选节点，确定SVC的安装位置。
安装SVC之前，在系统的SNB点选取最危险模式作为重要模式，计算对应该模式的受电区所有负荷节点的线性参与因子 ，将 的值超过0.3时对应的负荷节点的情况列于表3-1中。表中的数据均是以最大参与因子为标准，经过规格化处理得到的。 
将这四个负荷节点分别安装相同的SVC，在安装SVC之前的系统的临界运行点( =6.6712时)分别计算潮流雅可比矩阵的最小模特征值，结果如表3-2所示。 
由表3-2可见，最适合在节点19安装SVC以提高输电能力。
4 结论
本文对线性参与因子法选择SVC安装位置的方法进行了验证，由IEEE30节点系统仿真计算结果，可以得出以下结论：
(1)如果安装位置选择合适，使用SVC能显著提高电力系统的输电能力；
(2)在重负荷水平的电力系统中，由于模式之间的相互影响增大，系统的非线性作用增强，因此，采用线性参与因子法得到的选址方法难免不够准确，本文将参与因子较大的几个节点用实际计算值加以验证，从而得到了更加准确的选址方案。
参考文献
[1] 李国庆，王成山，余贻鑫．考虑ULTC 和SVC等影响的功率交换能力的分析与计算．电网技术．2004，28(2)：17~32
[2] 张立志，赵冬梅．考虑FACTS配置的电网输电能力计算．电网技术．2007，31（7）：26~31
[3] 周双喜，朱凌志，郭锡玖，等．电力系统电压稳定性及其控制．中国电力出版社，2004：134~210
[4] 江伟，王成山．电力系统输电能力研究中PV曲线的求取．电力系统自动化．2001，25(2)：9~12