一种大规模新能源并网系统无功补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大规模新能源并网系统无功补偿方法，属于新能源发电技术领域，包括以下步骤：S1：由并网电流及电网电压计算并联补偿极限电抗；S2：由并网侧电压和电流三角形关系计算并联补偿无功量及补偿电流；S3：由实际电网电抗及并联补偿极限电抗计算串联补偿无功量。本发明专利技术通过计算并联无功补偿极限电抗，根据实际电网电抗与并联无功补偿极限电抗之间的关系，利用电压、电流三角形关系计算不同电网情况下新能源系统的并联和串联无功补偿量，可以避免传统无功配置中因无功补偿失效而导致的系统振荡不稳定等问题，值得被推广使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模新能源并网系统无功补偿方法


[0001]本专利技术涉及新能源发电
，具体涉及一种大规模新能源并网系统无功补偿方法。

技术介绍

[0002]为应对日益严峻的能源危机，世界各国都在加大对新能源的发展和利用。光伏、风电等可再生能源发电在我国得到了迅速发展。大量电力电子设备的投入改变了电力系统的运行及控制方式，对系统的电压及频率控制带来新的挑战。
[0003]对于大规模新能源并网系统而言，由于并网容量较大，且传输线路阻抗较大，并网系统容易出现电压问题。无功补偿是维持系统电压的有效方式，根据其补偿方式的不同可以分为串联补偿和并联补偿两种。其中，并联补偿主要通过在新能源电站并联电容器、静止同步补偿器及静止无功补偿器等设备，实现系统的无功补偿。串联补偿主要通过在传输线路中串联电容器及静止同步串联补偿器等实现对线路感抗的等效抵消。
[0004]由于新能源并网系统中逆变器的控制特点及无功补偿的实现原理限制，新能源并网系统中的无功补偿并不能完全根据系统的无功需求进行设置，在并网容量及线路阻抗较大的情况下，无功补偿有可能出现补偿失效的问题。此时，虽然无功设备补偿容量满足要求，新能源并网系统也会出现并网电压不稳定及振荡脱网现象。因此，有必要根据新能源并网系统的运行特点及不同的无功补偿形式，研究能够满足系统稳定性要求的无功补偿方法。为此，本专利技术提出一种大规模新能源并网系统无功补偿方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于：大规模新能源并网系统中并联无功补偿及串联无功补偿一般独立配置，且无功补偿控制多根据并网电压变化而增大或减小相应的无功补偿量，并没有考虑逆变器的控制特点及无功补偿极限，从而容易导致并网系统无功补偿失效及系统振荡问题。本专利技术提供了一种大规模新能源并网系统无功补偿方法，该方法能够解决无功补偿不当而导致的补偿失效及系统振荡的问题。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：
[0007]S1：由并网电流及电网电压计算并联补偿极限电抗；
[0008]S2：由并网侧电压和电流三角形关系计算并联补偿无功量及补偿电流；
[0009]S3：由实际电网电抗及并联补偿极限电抗计算串联补偿无功量。
[0010]更进一步地，在所述步骤S1中，并联补偿极限电抗如下：
[0011][0012]其中，X
mc
为并联补偿极限电抗值，I
rn
为逆变器总输出电流有效值，V
g
为电网电压有效值。
[0013]更进一步地，在所述步骤S2中，当X
L
<X
mc
时，则并联无功补偿设计为：
[0014][0015]其中，I
g
为流经X
L
的总电流有效值，X
L
为实际电网电抗，Q
pc
为并联无功补偿量；
[0016]由并网侧电压和电流三角形关系，计算并联补偿电流有效值I
c
为：
[0017][0018]其中，I
c
为并联补偿无功补偿设备输出电流有效值，V
g
为电网电压有效值，I
rm
为逆变器输出总电流有效值。
[0019]更进一步地，在所述步骤S2中，当X
L
≥X
mc
时，则并联无功补偿设计为：
[0020][0021]其中，I
g
为流经X
L
的总电流有效值，X
mc
为并联补偿极限电抗值，Q
pc
为并联无功补偿量；
[0022]由并网侧电压和电流三角形关系，计算出并联补偿电流I
c
为：
[0023][0024]其中，I
c
为并联补偿无功补偿设备输出电流有效值，V
g
为电网电压有效值，I
rm
为逆变器输出总电流有效值。
[0025]更进一步地，所述步骤S3包括以下子步骤：
[0026]S31：若X
L
<X
mc
：则串联无功补偿为零；
[0027]S32：若X
L
≥X
mc
：则串联无功补偿设计为：
[0028][0029]其中，Q
sc
为串联无功补偿量，I
g
为流经等效电网电抗上的总电流有效值，X
mc
为并联补偿极限电抗值，k为串联补偿度。
[0030]本专利技术相比现有技术具有以下优点：该大规模新能源并网系统无功补偿方法，通过计算并联无功补偿极限电抗，根据实际电网电抗与极限电抗之间的关系，利用电压、电流三角形关系计算不同情况下并联和串联无功补偿量，可以避免传统无功配置中因无功补偿失效而导致的系统振荡不稳定等问题，值得被推广使用。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例一中新能源并网系统无功补偿示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例一中新能源并网系统无功补偿等效电路图；
[0033]图3(a)为本专利技术实施例一中并网侧电压及电流三角形关系图；
[0034]图3(b)为本专利技术实施例一中不同无功补偿容量下并网电压V
i
的变化情况示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例二中无功补偿失效时系统并网电压和电流振荡不稳定波形图；
[0036]图5为本专利技术实施例二中X
L
≥X
mc
时并网电压和电流稳定波形图；
[0037]图6为本专利技术实施例二中X
L
≥X
mc
时并联无功补偿功率波形图；
[0038]图7为本专利技术实施例二中X
L
≥X
mc
时串联无功补偿功率波形图；
[0039]图8为本专利技术实施例二中X
L
<X
mc
时并网电压和电流稳定波形图；
[0040]图9为本专利技术实施例二中X
L
<X
mc
时并联无功补偿功率波形图。
具体实施方式
[0041]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0042]大规模新能源并网系统如图1所示。其中，光伏、风电通过并网逆变器实现并网，将新能源电能供给远距离负荷；并联无功补偿配置在新能源并网点，向系统注入无功电流；串联补偿配置在高压传输线路上，等效抵消电网阻抗。设新能源系统中n个并网逆变单元的并网电流为则可以求出新能源并网单元的总并网电流为：
[0043][0044]其中，n分别为第i个新能源并网单元的并网电流相量、总并网电流相量、以及新能源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模新能源并网系统无功补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：由并网电流及电网电压计算并联补偿极限电抗；S2：由并网侧电压和电流三角形关系计算并联补偿无功量及补偿电流；S3：由实际电网电抗及并联补偿极限电抗计算串联补偿无功量。2.根据权利要求1所述的一种大规模新能源并网系统无功补偿方法，其特征在于：在所述步骤S1中，并联补偿极限电抗如下：其中，X
mc
为并联补偿极限电抗值，I
rn
为逆变器总输出电流有效值，V
g
为电网电压有效值。3.根据权利要求2所述的一种大规模新能源并网系统无功补偿方法，其特征在于：在所述步骤S2中，当X
L
<X
mc
时，则并联无功补偿设计为：其中，I
g
为流经等效电网电抗上的总电流有效值，X
L
为实际电网电抗，Q
pc
为并联无功补偿量；由并网侧电压和电流三角形关系，计算并联补偿电流有效值I
c
为：其中，I
c
为并联补偿无功补偿设备输出电流有效值，V
g
为电网电压有效值，I
rm
为逆变器输出总电流有效值。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张前进，钱金汇，翟昭荣，刘晓东，刘宿城，方炜，沈浩，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：