一种风电场并网稳定性评估方法技术

本发明专利技术是有关于一种风电场并网稳定性评估方法，包括以下步骤：数据采集与存储，采集主变低压侧的母线电压、有功功率和无功功率并存储；计算系统运行的短路容量Skosc；电网稳定性评估，令OSCR为k时刻风电场运行短路容量比，n为风电场内机组数，Pd为单台风力发电机组额定容量，则有：Pt＝n×Pd，当3≥OSCR＞n1时，调整自动无功补偿设备的控制参数，当n1≥OSCR＞n2时，调整全功率变流器的控制参数，当n2≥OSCR时，减少同时并网机组的台数，所述n1取值在2-3之间，n2取值参考IEEE Std1204-1997标准。利用本发明专利技术可以及时检测到电网的运行状态，有利于及时采取相关措施减少损失。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场并网稳定性评估方法
本专利技术涉及风电场并网
，特别是涉及一种风电场并网稳定性评估方法。
技术介绍
随着能源危机的日趋严重，可再生能源的大力发展，全球风电装机容量以平均每年高于20％的速度增长，风力发电已经成为具有相当规模的产业。截止2013年年底，全球风力发电累计装机容量已达到3.18亿千瓦，共安装有三百多个风电场。大规模风电场直接接入电网使得风力发电电量在电网中所占比例越来越大，为电力系统带来发展机遇的同时，也给其安全稳定运行及调度控制等诸多方面带来了新的挑战。随着风机并网技术的发展，越来越多的风机厂商采用了全功率变流器的并网方式，而风电场内无功补偿设备亦采用SVC和SVG。全功率变流器和SVC及SVG均属于FACTS设备，高压直流输电对并网短路容量比有一定要求。在短路容量比小的系统中易出现电网振荡、动态过压、谐振等问题，这些电网故障状态都将影响风机的正常运行。特别是电网振荡，不仅使风机报出故障停机，影响机组的可利用率，在振荡严重的地区甚至会影响到机组内的用电设备和升压站的一次二次设备。虽然通过仿真计算可以求出系统的短路容量和风电场并网的短路容量比，但仿真结果的准确性取决于仿真模型的准确性。目前大型电力系统机电暂态仿真软件中均没有成熟的全功率变流器风电场机组并网模型，已经影响了结果的准确性。而电力系统的运行方式是时刻改变的，随着系统运行方式的改变风电场的短路容量比也会随之改变，无法定量地知晓目前风电场并网接入的短路容量比。另外，专利CN101349731B也提到了一种电压稳定性实时评估方法，该专利的缺点是其所提到方法的准确性取决于系统模型的准确性，风电场通常亦不可能获得电网数。因此该方法仅可以应用于电网调度中，无法在风电场端进行实施，且判断稳定性仅以线路潮流指标作为考核指标，未考虑到全功率变流器及SVC、SVG并网短路容量比的作用。由此可见，上述现有的一种电压稳定性实时评估方法在使用上，显然存在不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种应用于风电场中，基于在线运行数据对风电场并网接入的短路容量比进行计算，并据此评估风电场并网稳定性的一种风电场并网稳定性评估方法,实属当前重要研发课题之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种风电场并网稳定性评估方法，使其可以及时发现电网的运行状态，利于及时采取相关措施减小损失，从而克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本专利技术一种风电场并网稳定性评估方法，包括以下步骤：数据采集与存储，采集主变低压侧的母线电压、有功功率和无功功率并存储；计算短路容量，设定在k时刻，系统的等效电势为Ek＝Ekx+jEky，等效阻抗为Zk＝Rk+jXk，风电场主变低压侧的电流电压幅值为Vk，有功功率的负为Pk，无功功率的负为Qk，系统运行的短路容量为Skosc；设定在k-1时刻，系统的等效电势为Ek-1＝E(k-1)x+jE(k-1)y，系统的等效阻抗为Zk-1＝Rk-1+jXk-1，风电场主变低压侧的电流电压幅值为Vk-1，有功功率的负为Pk-1，无功功率的负为Qk-1，则k时刻系统运行短路容量为：其中，电网稳定性评估，令OSCR为k时刻风电场运行短路容量比，n为风电场内机组数，Pd为单台风力发电机组额定容量，则有：Pt＝n×Pd当3≥OSCR＞n1时，调整自动无功补偿设备的控制参数，当n1≥OSCR＞n2时，调整全功率变流器的控制参数，当n2≥OSCR时，减少同时并网机组的台数，所述n1取值在2-3之间，n2取值参考IEEEStd1204-1997标准。作为本专利技术的一种改进，所述中Rk＝0。所述采集由风电场二次系统继电保护装置完成。所述存储由数据中心完成。所述采集的数据通过以太网方式传输至存储设备。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术利用风电场在线运行数据求出风电场中主变低压侧的系统运行短路容量，并利用该系统运行短路容量求出运行短路容量比，用于判断风电场并网稳定性，并以此作为风机全功率变流器和自动无功补偿设备控制参数修改的依据。利用本专利技术可以及时发现电网的运行状态，有利于及时采取相关措施减小损失。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术一种风电场并网稳定性评估方法的计算流程图。图2是本专利技术短路容量计算等效电路图。具体实施方式请参阅图1所示，本专利技术提出一种风电场并网稳定性评估方法，利用在线运行数据求出风电场中主变低压侧的系统运行短路容量，并利用该系统运行短路容量求出系统运行短路容量比用于判断风电场并网稳定性，并以此作为全功率变流器和自动无功补偿设备控制参数修改的依据。本专利技术主要针对风电场，风电场内包括断路器、集电线路、箱变、主变、采用全功率变流器并网的风力发电机组、自动无功补偿设备SVC/SVG等。1、数据采集与存储具体来说，电网数据的采集与存储，是对风电场主变低压侧的实时瞬态电网数据进行采集并存储。具体是将风电场二次系统继电保护装置采集的主变低压侧母线电压、主变低压侧有功功率和无功功率通过以太网方式利用IEC61850通信规约传输至数据中心进行存储。2、计算短路容量请参阅图2所示，系统的等效电势为E＝Ex+jEy；系统的等效阻抗为Z＝R+jX；风电场主变低压侧的电压幅值为V；风电场主变低压侧的有功功率的负为P；风电场主变低压侧的无功功率的负为Q；系统运行的短路容量为Sosc。2.1、在k时刻：系统的等效电势为Ek＝Ekx+jEky；系统的等效阻抗为Zk＝Rk+jXk；风电场主变低压侧的电压幅值为Vk；风电场主变低压侧的有功功率的负为Pk；风电场主变低压侧的无功功率的负为Qk；系统运行的短路容量为Skosc。得到即：2.2、在k-1时刻：系统的等效电势为Ek-1＝E(k-1)x+jE(k-1)y，系统的等效阻抗为Zk-1＝Rk-1+jXk-1，风电场主变低压侧的电流电压幅值为Vk-1，有功功率的负为Pk-1，无功功率的负为Qk-1，得到令k时刻与k-1时刻：求解Ekx、Eky、Rk、Xk，联立(2-2)、(2-3)、(2-4)方程有：|H|＝(-VkQ(k-1)+V(k-1)Qk)2+(VkP(k-1)-V(k-1)Pk)2|B|＝VkV(k-1)(V(k-1)-Vk)(QkQ(k-1)+Q(k-1)Pk)得到：k时刻系统运行短路容量为：通常高压不计Rk，则有：3、电网稳定性评估令OSCR为k时刻风电场运行短路容量比，n为风电场内机组数，Pd为单台风力发电机组额定容量，则有：Pt＝n×Pd(3-2)根据IEEEStd1204-1997标准，当OSCR≥3为强电网；当3＞OSCR＞2为弱电网；当OSCR≤2为堪弱电网。因此当3≥OSCR＞n1时输出蓝色预警，此时需注意SVC或SVG自动无功补偿设备控制参数与电网运行参数匹配性问题，及时调整设备控制参数；当n1≥OSCR＞n2时输出橙色预警，此时需注意风机全功率变流器控制参数与电网参数匹配性问题,及时调整设备控制参数；当n2≥OSCR时输出红色预警，此时已经不利于风电场并网运行，建议减少同时并网机组的台数。所述n1取值在2-3之间，n2取值参考IEEEStd1204-1997标准。在本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场并网稳定性评估方法，其特征在于包括以下步骤：数据采集与存储，采集主变低压侧的母线电压、有功功率和无功功率并存储；计算短路容量，设定在k时刻，系统的等效电势为Ek＝Ekx+jEky，等效阻抗为Zk＝Rk+jXk，风电场主变低压侧的电流电压幅值为Vk，有功功率的负为Pk，无功功率的负为Qk，系统运行的短路容量为Skosc，设定在k‑1时刻，系统的等效电势为Ek‑1＝E(k‑1)x+jE(k‑1)y，系统的等效阻抗为Zk‑1＝Rk‑1+jXk‑1，风电场主变低压侧的电流电压幅值为Vk‑1，有功功率的负为Pk‑1，无功功率的负为Qk‑1，则k时刻系统运行短路容量为：Skosc=|Ek2Zk|=|(Ekx+JEky)2Rk+jXk|]]>其中，Ekx=|A||H|Eky=|B||H|Rk=|C||H|Xk=|D||H|,H=Vk0-PkQk0Vk-Qk-PkV(k-1)0-P(k-1)Q(k-1)0V(k-1)-Q(k-1)-P(k-1),]]>A=Vk20-PkQk0Vk-Qk-PkV(k-1)20-P(k-1)Q(k-1)0V(k-1)-Q(k-1)-P(k-1),B=VkVk2-PkQk00-Qk-PkV(k-1)V(k-1)2-P(k-1)Q(k-1)00-Q(k-1)-P(k-1),]]>C=Vk0Vk2Qk0Vk0-PkV(k-1)0V(k-1)Q(k-1)0V(k-1)0-P(k-1),D=Vk0-PkVk20Vk-Qk0V(k-1)0-P(k-1)V(k-1)20V(k-1)-Q(k-1)0;]]>电网稳定性评估，令OSCR为k时刻风电场运行短路容量比，n为风电场内机组数，Pd为单台风力发电机组额定容量，则有：OSCR=SkoscPt]]>Pt＝n×Pd当3≥OSCR＞n1时，调整自动无功补偿设备的控制参数，当n1≥OSCR＞n2时，调整全功率变流器的控制参数，当n2≥OSCR时，减少同时并网机组的台数，所述n1取值在2‑3之间，n2取值参考IEEEStd1204‑1997标准。...

【技术特征摘要】
1.一种风电场并网稳定性评估方法，其特征在于包括以下步骤：数据采集与存储，采集主变低压侧的母线电压、有功功率和无功功率并存储；计算短路容量，设定在k时刻，系统的等效电势为Ek＝Ekx+jEky，等效阻抗为Zk＝Rk+jXk，风电场主变低压侧的电压幅值为Vk，有功功率幅值为Pk，无功功率幅值为Qk，系统运行的短路容量为Skosc，设定在k-1时刻，系统的等效电势为Ek-1＝E(k-1)x+jE(k-1)y，系统的等效阻抗为Zk-1＝Rk-1+jXk-1，风电场主变低压侧的电压幅值为Vk-1，有功功率幅值为Pk-1，无功功率幅值为Qk-1，则k时刻系统运行短路容量为：其中，

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彬伟，赵亮，随德光，
申请(专利权)人：北京天源科创风电技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11