适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法及系统，将直流的功率调整量分配到送端的各个新能源场站，通过拉丁超立方采样对各新能源场站状态进行采样，采用Cholesky分解法降低采样矩阵的相关性，并利用优化潮流计算工具对每一组抽样进行计算验证，通过设置合格率门槛值判断下一时刻的运行方式是否符合安稳需求。对于低于合格率门槛值的运行方式，设置电压灵敏度门槛值，将新能源场站聚类，通过对各新能源场站出力的再分配，实现兼顾电压安全的提升直流外送的安全控制决策方法。本发明专利技术通过拉丁超立方采样，并基于Cholesky分解法降低采样矩阵的相关性，工程实用性得到了提升。

Control method and system for voltage safety of fluctuating power supply and DC transmission and receiving terminal

【技术实现步骤摘要】
适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法及系统
本专利技术涉及一种适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法及系统，属于电力系统安全稳定控制

技术介绍
新能源的间隙性和随机性对电网的运行控制安全形成挑战。为了充分利用直流外送能力，实现新能源的跨省跨区消纳，需要考虑电网的电压支撑以及新能源预测性能和调节性能。由于新能源场站装备和管理水平参差不齐，新能源场站相对于常规电站，不仅出力的可控性能通常要差一些，并且可控性能稳定性也不足。另外，一些场站在发电的同时，会从电网中吸收无功功率，对电网的无功支撑上面也有随机性，难以保证新能源场站在直流外送通道变化时实时跟踪，在确保电网安全的同时提高新能源对外送通道的利用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，包括如下步骤：S1，将直流的功率调整量分配到直流的送端的各新能源场站；S2，对各新能源场站的状态进行采样，得到初始采样矩阵；S3，对初始采样矩阵中的元素进行重新排列，得到列相关性最小的新的采样矩阵；S4，对列相关性最小的新的采样矩阵的元素进行计算验证，通过设置的合格率门槛值判断下一时刻的运行方式是否符合安稳需求；S5，对于不符合安稳需求的下一时刻的运行方式，通过设置的电压灵敏度门槛值将新能源场站聚类，通过对各新能源场站出力再分配。进一步的，所述步骤S1包括如下过程：获取当前时点t0直流近区电网的各个常规电源、新能源的出力以及负荷，以及各个支路上的潮流信息新能源、负荷的预测信息以及计划信息；常规电源的计划信息以及直流近区电网与外部电网的计划信息；根据获取的信息，结合新能源与负荷的波动性，以某时段的预测误差的最大值确定新能源和负荷的边界，建立风机输出概率模型和负荷概率模型；获取直流的功率下一时点的调节计划，将所述调节计划分配给各个新能源电站。进一步的，所述风机输出概率模型为：其中，pw为风机的有功功率，μpw为有功功率平均数，σpw为有功功率标准差；所述负荷概率模型为：上述式中，pd、q分别为负荷的有功、无功功率，f(pd)为负荷有功概率分布函数，f(q)表示负荷无功概率分布函数，μpd、μq分别为有功功率、无功功率平均数，σpd,σq分别为有功功率、无功功率的标准差。进一步的，获取直流的功率下一时点的调节计划，并根据直流的功率调节要求，根据输电设备/断面是否达到限额，将输电设备/断面划分为受限类和不受限类，针对与受限设备/断面的有功灵敏度较小的新能源电站，采用不考虑其电网安全性能的综合指标为权重，并只计及不受限类设备/断面的过载约束进行发电控制优化决策，在权重与约束关联的自适应调整基础上将下一时点的调节计划分配给各个新能源电站。进一步的，所述步骤S2包括如下过程：根据所述新能源和负荷的边界以及风机输出概率模型和负荷概率模型，列出各个监视节点的新能源出力以及负荷，其有功作为各个节点的随机变量，计算各个随机变量对应的无功功率，对随机变量的累计概率分布函数采用拉丁超立方采样法进行采样，将各随机变量的采样值按照行为采样值，列为变量名排成一个初始采样矩阵。进一步的，所述步骤S3包括如下过程；采用Cholesky分解法生成相关性较低的排列矩阵，并用其对初始采样矩阵中的元素进行重新排列，得到列相关性最小的新的采样矩阵。进一步的，所述步骤S4包括如下过程：利用优化潮流计算工具，考虑无功调节范围、发电厂无功功率上下限、节点电压限制，对每一组抽样进行计算验证是否满足要求；通过设定的合格率门限值φsample，统计关键节点的电压波动范围，根据设定的电压裕度阀值，计算抽样合格率φ：如果抽样合格率φ大于等于设定的合格率门限值φsample，则确定下一时刻的运行方式符合安稳要求；如果抽样合格率φ小于设定的合格率门限值φsample，则确定下一时刻的运行方式不符合安稳要求。进一步的，所述步骤S5包括如下过程：S51，通过设置的电压灵敏度门限值对新能源场站进行聚类，将监视节点对其关联的新能源场站的电压灵敏度程度大于电压灵敏度门限值的新能源场站归为一组，并将每组新能源场站等值为一个发电厂，并根据组内的场站的爬坡率和预测值确定等值后的发电厂总体的爬坡率和预测值，计算总的指令变化量；S52，将大于电压灵敏度门限值的监视节点根据其电压合格率从高到低进行排序，记作大于电压灵敏度门限值的监视节点集合；同时将小于等于电压灵敏度门限值的监视节点根据其电压合格率从低到高排序，记作小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合，并计算其对应的指令变化量；S53，将小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合对应的指令变化量以某一固定值为一档进行递减，并将递减后的指令分配到所述初始采样矩阵中的新能源场站，得到递减后采样矩阵；同时在小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合中将递减后的指令以电压合格率为权重进行功率额度分配，并将分配的额度在小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合中按照顺序依次扣除；同理，在大于电压灵敏度门限值的监视节点集合中将递减后的指令以电压合格率为权重进行功率额度分配，并将分配的额度在大于电压灵敏度门限值的监视节点集合中按照顺序依次增加；S54，依据递减后采样矩阵重复步骤S3-S4，如果抽样合格率大于等于设定的合格率门限值，则确定所述下一时点的调节计划符合安稳要求，结束循环并将此时校正后的指令作为下一轮指令下发到新能源场站形成闭环控制；如果抽样合格率小于设定的合格率门限值，则重复步骤S53；如果没有任何一档满足上述要求，则需要反馈到上级调度，调整直流的计划值并结束。一种适应波动电源及直流送受端电压安全的控制系统，包括分配模块、采样矩阵模块、矩阵重排模块、抽样验证模块和再分配模块所述分配模块，用于将直流的功率调整量分配到直流的送端的各新能源场站；所述采样矩阵模块，用于对各新能源场站的状态进行采样，得到初始采样矩阵；所述矩阵重排模块，用于对初始采样矩阵中的元素进行重新排列，得到列相关性最小的新的采样矩阵；所述抽样验证模块，对列相关性最小的新的采样矩阵的元素进行计算验证，通过设置的合格率门槛值判断下一时刻的运行方式是否符合安稳需求；所述再分配模块，用于对不符合安稳需求的下一时刻的运行方式，通过设置的电压灵敏度门槛值将新能源场站聚类，通过对各新能源场站出力再分配。进一步的，所述分配模块包括信息获取模块、模型构建模块和调节计划分配模块；所述信息获取模块，用于获取当前时点t0直流近区电网的各个常规电源、新能源的出力以及负荷，以及各个支路上的潮流信息新能源、负荷的预测信息以及计划信息；常规电源的计划信息以及直流近区电网与外部电网的计划信息；所述模型构建模块，用于根据信息获取模块获取的信息，再结合新能源与负荷的波动性，以某时段的预测误差的最大值确定新能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，将直流的功率调整量分配到直流的送端的各新能源场站；/nS2，对各新能源场站的状态进行采样，得到初始采样矩阵；/nS3，对初始采样矩阵中的元素进行重新排列，得到列相关性最小的新的采样矩阵；/nS4，对列相关性最小的新的采样矩阵的元素进行计算验证，通过设置的合格率门槛值判断下一时刻的运行方式是否符合安稳需求；/nS5，对于不符合安稳需求的下一时刻的运行方式，通过设置的电压灵敏度门槛值将新能源场站聚类，通过对各新能源场站出力再分配。/n

【技术特征摘要】
1.一种适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将直流的功率调整量分配到直流的送端的各新能源场站；
S2，对各新能源场站的状态进行采样，得到初始采样矩阵；
S3，对初始采样矩阵中的元素进行重新排列，得到列相关性最小的新的采样矩阵；
S4，对列相关性最小的新的采样矩阵的元素进行计算验证，通过设置的合格率门槛值判断下一时刻的运行方式是否符合安稳需求；
S5，对于不符合安稳需求的下一时刻的运行方式，通过设置的电压灵敏度门槛值将新能源场站聚类，通过对各新能源场站出力再分配。


2.根据权利要求1所述的适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下过程：
获取当前时点t0直流近区电网的各个常规电源、新能源的出力以及负荷，以及各个支路上的潮流信息新能源、负荷的预测信息以及计划信息；常规电源的计划信息以及直流近区电网与外部电网的计划信息；
根据获取的信息，结合新能源与负荷的波动性，以某时段的预测误差的最大值确定新能源和负荷的边界，建立风机输出概率模型和负荷概率模型；
获取直流的功率下一时点的调节计划，将所述调节计划分配给各个新能源电站。


3.根据权利要求2所述的适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，所述风机输出概率模型为：



其中，pw为风机的有功功率，μpw为有功功率平均数，σpw为有功功率标准差；
所述负荷概率模型为：






上述式中，pd、q分别为负荷的有功、无功功率，f(pd)为负荷有功概率分布函数，f(q)表示负荷无功概率分布函数，μpd、μq分别为有功功率、无功功率平均数，σpd,σq分别为有功功率、无功功率的标准差。


4.根据权利要求2所述的适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，获取直流的功率下一时点的调节计划，并根据直流的功率调节要求，根据输电设备/断面是否达到限额，将输电设备/断面划分为受限类和不受限类，针对与受限设备/断面的有功灵敏度较小的新能源电站，采用不考虑其电网安全性能的综合指标为权重，并只计及不受限类设备/断面的过载约束进行发电控制优化决策，在权重与约束关联的自适应调整基础上将下一时点的调节计划分配给各个新能源电站。


5.根据权利要求2所述的适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下过程：
根据所述新能源和负荷的边界以及风机输出概率模型和负荷概率模型，列出各个监视节点的新能源出力以及负荷，其有功作为各个节点的随机变量，计算各个随机变量对应的无功功率，对随机变量的累计概率分布函数采用拉丁超立方采样法进行采样，将各随机变量的采样值按照行为采样值，列为变量名排成一个初始采样矩阵。


6.根据权利要求1所述的适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下过程；
采用Cholesky分解法生成相关性较低的排列矩阵，并用其对初始采样矩阵中的元素进行重新排列，得到列相关性最小的新的采样矩阵。


7.根据权利要求2所述的适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下过程：
利用优化潮流计算工具，考虑无功调节范围、发电厂无功功率上下限、节点电压限制，对每一组抽样进行计算验证是否满足要求；
通过设定的合格率门限值φsample，统计关键节点的电压波动范围，根据设定的电压裕度阀值，计算抽样合格率φ：



如果抽样合格率φ大于等于设定的合格率门限值φsample，则确定下一时刻的运行方式符合安稳要求；如果抽样合格率φ小于设定的合格率门限值φsample，则确定下一时刻的运行方式不符合安稳要求。


8.根据权利要求1所述的适应波动电源及直流送受端电压安全的控制方法，其特征在于，所述步骤S5包括如下过程：
S51，通过设置的电压灵敏度门限值对新能源场站进行聚类，将监视节点对其关联的新能源场站的电压灵敏度程度大于电压灵敏度门限值的新能源场站归为一组，并将每组新能源场站等值为一个发电厂，并根据组内的场站的爬坡率和预测值确定等值后的发电厂总体的爬坡率和预测值，计算总的指令变化量；
S52，将大于电压灵敏度门限值的监视节点根据其电压合格率从高到低进行排序，记作大于电压灵敏度门限值的监视节点集合；同时将小于等于电压灵敏度门限值的监视节点根据其电压合格率从低到高排序，记作小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合，并计算其对应的指令变化量；
S53，将小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合对应的指令变化量以某一固定值为一档进行递减，并将递减后的指令分配到所述初始采样矩阵中的新能源场站，得到递减后采样矩阵；同时在小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合中将递减后的指令以电压合格率为权重进行功率额度分配，并将分配的额度在小于等于电压灵敏度门限值的监视节点集合中按照顺序依次扣除；同理，在大于电压灵敏度门限值的监视节点集合中将递减后的指令以电压合格率为权重进行功率额度分配，并将分配的额度在大于电压灵敏度门限值的监视节点集合中按照顺序依次增加；
S54，依据递减后采样矩阵重复步骤S3-S4，如果抽样合格率大于等于设定的合格率门限值，则确定所述下一时点的调节计划符合安稳要求，结束循环并将此时校正后的指令作为下一轮指令下发到新能源场站形成闭环控制；如果抽样合格率小于设定的合格率门限值，则重复步骤S53；如果没有任何一档满足上述要求，则需要反馈到上级调度，调整直流的计划值并结束。


9.一种适应波动电源及直流送受端电压安全的控制系统，其特征在于，包括分配模块、采样矩阵模块、矩阵重排模块、抽样验证模块和再分配模块
所述分配模块，用于将直流的功率调整量分配到直流的送端的各新能源场站；
所述采样矩阵模块，用于对各新能源场站的状态进行采样，得到初始采样矩阵；
所述矩阵重排模块，用于对初始采样矩阵中的元素进行重新排列，得到列相关性最小的新的采样矩阵；
所述抽样验证模块，对列相关性最小的新的采样矩阵的元素进行计...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊天，耿多，董存，徐泰山，常康，杨肖虎，耿天翔，刘韶峰，蔡乾，汪马翔，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国网宁夏电力有限公司，南瑞集团有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32