通过对曲线参数进行敏感性分析(图3所示),得到提高装置无功输出的方法:
1)适当调节装置两端联接变的变比k。
2)减小装置与公共连接点PCC点间的等效电抗Xeq。图3中随着相关参数的减小,图(a)中曲线①将逐次变化到曲线④,图(b)中曲线前半段斜率逐渐增加。
图3 参数对装置无功输出能力的影响
四、装置的定容方法
由于分区柔性互联装置能够对潮流和电压起到快速的调节作用,分区故障情况下应能起到紧急有功支援和无功电压支撑的作用,装置的定容流程如下所示:
第1步:计算功率需求
1)有功需求
分区发生超过其安全设计标准的严重故障(考虑N-x故障),可能造成元件过载,此时有两种方法改善潮流:①通过装置本身的潮流调节作用,充分发挥分区间功率支援能力,增强电网安全性;②采用常规措施,开启有功缺额分区的备用电厂、采取开关操作转带负荷甚至甩负荷。由于分区柔性互联装置调节功率远比开启备用电厂等常规方法快速且更经济,电网发生N-x故障后应该优先利用装置进行功率支援。
将电网故障下需要分区柔性互联装置支援的有功功率定义为分区对装置的有功需求,采用基于灵敏度法的装置有功支援算法进行求解。
2)无功需求
分区发生暂态故障出现电压失稳时,可向故障分区快速补偿动态无功功率以稳定电压,将需要的无功功率定义为分区对装置的无功需求。由于暂态电压稳定需要观察电压的变化是否满足电压稳定约束,通过暂态仿真得到。
第2步:求解装置容量
首先,结合容量-无功输出曲线得到两分区无功需求分别对应所需的换流站容量,并取有功需求和无功需求所需换流站容量中的最大值作为装置的初步定容结果,该容量正好能满足分区对装置的有功需求和无功需求;然后,依据MMC的模块化设计对定容结果进行规范处理,MMC容量应是其子模块容量和的整数倍;最后,对定容结果取整并留一定裕量。
第3步:容量校验
在装置容量确定以后,基于安全性的充分考虑,有必要对所得容量进行校验。校验分为以下4个方面。
1)有功需求校验
检验装置能够控制支援的有功功率是否满足互联两分区的有功需求。
2)动态无功需求校验
检验装置能够输出的动态无功是否满足互联两分区暂态电压稳定性对动态无功的需求。由于装置两端换流站的设计可能不一样,需分别计算两端的动态无功输出范围。
3)静态无功输出校验
计算装置在联接变档位可调情况下的无功输出范围,以确定分区出现低电压节点时装置的静态无功可调范围,便于与电网已有无功补偿装置配合。
4)送端分区及联络线安全性校验
为了避免分区间的功率支援破坏送端分区安全性或导致联络线过载,需要控制装置输出,计算得到①正常运行的有功支援范围;②N-1安全的有功支援范围。
五、结语
本文提出了一套较完整的城市电网分区柔性互联装置的定容方法,并推导得到了基于柔性直流的分区互联装置的容量和最大无功输出曲线。论文方法已应用到北京220 kV柔性互联工程的可行性论证中。城市电网分区柔性互联会带来很多新的课题,例如:城市电网多分区柔性互联的规划问题、分区柔性互联对电压稳定的影响等。