一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法技术

本发明专利技术公开了一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，其包括：当电网出现振荡、切除变流型电源时，获取电网参数；根据电网参数计算发电机的阻尼贡献、电气距离和电流量比角；对阻尼贡献、电气距离和电流量比角进行正向化和标幺化处理，得到标幺化后的阻尼贡献、电气距离和电流量比角；根据标幺化后的阻尼贡献、电气距离和电流量比角加权计算发电机的切除优先度；根据切除优先度对电网内的发电机进行切机顺序选择和切机处理。本发明专利技术能够得到更准确可靠的切机优先度，满足了电网实际情况和需求，能够给出最佳的发电机切机策略，提高电网安控性能。高电网安控性能。高电网安控性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法


[0001]本专利技术涉及一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，属于电网安控


技术介绍

[0002]在互联电网的安全运行过程中，当电网输送断面部分线路断开后，可能引发互联电网的低频振荡问题，此时需要紧急降低送端发电机组的输出功率，从而抑制电网振荡。不同机组控制的效果存在一定差异，选择效果最佳的切机方案就是制定电网安全稳定控制策略的主要依据。由于风力发电和光伏发电具有随机性，且目前渗透率不高，因此一旦电网输送断面部分线路断开后，电网会优先切除所有新能源，然后再切除发电机组。
[0003]在制定电网安全稳定控制策略时，传统切机方案通常给发电厂赋予切除优先级，然后根据优先级进行发电机组切除操作。对于发电厂的优先级评定参数，考虑到发电机的控制系统阻尼能力及其接入点与受端网络之间的电气距离是两个重要的稳定能力判别因素，通常采用阻尼贡献和节点电压的相角差这两个评定参数，再对这两参数进行量化并加权后可获得发电厂的切机优先度。
[0004]然而，随着新能源的广泛使用，新能源渗透率不断提高，新能源对发电端输出功率贡献越来越大，为互联电网的安全稳定带来了新的机遇和挑战，传统针对电力系统低频振荡问题的切机方案可能会出现新的问题或者有新的改进。目前，许多科技文献研究了光伏发电系统(变流型电源)抑制电网功率振荡的物理机理及控制策略，其研究的结果表明，为制定电网安全稳定控制策略而选择效果最佳的切机方案时，应当考虑到电网中所安装的新能源发电设备。
[0005]由于新能源渗透率不断提高，在电网震荡、切除大规模变流型电源的同时，通过母线与变流型电源相连的发电机会明显受到电流骤减的影响，传统切机方案没有考虑到变流型电源切除对发电机的影响，其切除优先级已经不适用于不断发展的电网系统，电网系统需要考虑更全面、结果更准确的新型电网安控策略方法。

技术实现思路

[0006]针对传统切机方案没有考虑变流型电源切除对发电机影响的问题，本专利技术提出了一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，根据变流型电源与发电机的关联度对发电机侧电流进行修正，并引入一个新的电流量比角指标，通过阻尼贡献、电气距离和电流量比角进行切机优先度计算，提供更加安全可靠的发电机切除策略。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术手段：
[0008]本专利技术提出了一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，包括如下步骤：
[0009]当电网出现振荡、切除变流型电源时，获取电网参数；
[0010]根据电网参数计算发电机的阻尼贡献、电气距离和电流量比角；
[0011]对阻尼贡献、电气距离和电流量比角进行正向化和标幺化处理，得到标幺化后的阻尼贡献、电气距离和电流量比角；
[0012]根据标幺化后的阻尼贡献、电气距离和电流量比角加权计算发电机的切除优先度；
[0013]根据切除优先度对电网内的发电机进行切机顺序选择和切机处理。
[0014]进一步的，所述电网参数包括变流型电源输入电网的电流、发电机侧电流、发电机和受端电网的电压相角、发电机功角、发电机转子速度。
[0015]进一步的，阻尼贡献的计算方法为：
[0016]根据预设的采样间隔从历史电网数据中采集Q组[
△
T
e
，
△
δ，
△
ω]，其中
△
T
e
表示发电机电磁力矩变化量，
△
δ表示发电机功角相对于稳态运行点的变化量，
△
ω表示发电机转子速度相对于稳态运行点的变化量，Q为整数；
[0017]利用最小二乘法矩阵处理Q组[ΔT
e
，
△
δ，Δω]，得到阻尼转矩系数D
e
，最小二乘法矩阵B的表达式如下：
[0018][0019]其中，
△
δ
q
表示第q个采样时刻采集到的发电机功角变化量，
△
ω
q
表示第q个采样时刻采集到的发电机转子速度变化量，
△
T
eq
表示第q个采样时刻采集到的发电机电磁力矩变化量，q＝1,2,
…
,Q；
[0020]根据阻尼转矩系数D
e
计算采样周期内发电机的阻尼贡献，计算公式如下：
[0021][0022]其中，S
d
表示发电机的阻尼贡献，[t1,t2]表示采样周期。
[0023]进一步的，电气距离的计算方法为：
[0024]根据发电机接入节点的电压相角和受端电网电压相角计算发电机的电气距离，计算公式如下：
[0025]D
i
＝θ
i
‑
θ
ref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0026]其中，D
i
表示区域电网中第i个发电机的电气距离，θ
i
表示第i个发电机接入节点的电压稳态角度，θ
ref
表示受端参考发电机接入节点的电压稳态角度，i＝1,2,
…
,m，m为区域电网中发电机的数量。
[0027]进一步的，电流量比角的计算方法为：
[0028]根据电网参数得到变流型电源与发电机的关联度矩阵，关联度矩阵R的表达式如下：
[0029][0030]其中，
△
θ
ji
表示第j个变流型电源的注入母线与第i个发电机的注入母线之间的电压角度，i＝1,2,
…
,m，m为区域电网中发电机的数量，j＝1,2,
…
,n，n为区域电网中变流型电源的数量；
[0031]根据关联度矩阵计算变流型电源切除后发电机受影响的电流值，计算公式如下：
[0032][0033]其中，ΔI
a
表示变流型电源切除后区域电网中所有发电机的电流影响矩阵，ΔI
ai
表示变流型电源切除后对第i个发电机的电流影响值，ΔI
dj
表示第j个变流型电源切除时的电流值；
[0034]根据发电机受影响的电流值和发电机的电气距离计算发电机的电流量比角，计算公式如下：
[0035][0036]其中，Δβ
i
表示区域电网中第i个发电机的电流量比角，D
i
表示第i个发电机的电气距离，I
ai
表示第i个发电机侧电流。
[0037]进一步的，得到标幺化后的阻尼贡献、电气距离和电流量比角的方法为：
[0038]从所有发电机的阻尼贡献、电气距离和电流量比角分别获取最大阻尼贡献Max(S
d
)、最大电气距离Max(D)和最大电流量比角Max(Δβ)；
[0039]根据[Max(S...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，其特征在于，包括如下步骤：当电网出现振荡、切除变流型电源时，获取电网参数；根据电网参数计算发电机的阻尼贡献、电气距离和电流量比角；对阻尼贡献、电气距离和电流量比角进行正向化和标幺化处理，得到标幺化后的阻尼贡献、电气距离和电流量比角；根据标幺化后的阻尼贡献、电气距离和电流量比角加权计算发电机的切除优先度；根据切除优先度对电网内的发电机进行切机顺序选择和切机处理。2.根据权利要求1所述的一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，其特征在于，所述电网参数包括变流型电源输入电网的电流、发电机侧电流、发电机和受端电网的电压相角、发电机功角、发电机转子速度。3.根据权利要求1所述的一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，其特征在于，阻尼贡献的计算方法为：根据预设的采样间隔从历史电网数据中采集Q组[ΔT
e
，Δδ，Δω]，其中ΔT
e
表示发电机电磁力矩变化量，Δδ表示发电机功角相对于稳态运行点的变化量，Δω表示发电机转子速度相对于稳态运行点的变化量，Q为整数；利用最小二乘法矩阵处理Q组[ΔT
e
，Δδ，Δω]，得到阻尼转矩系数D
e
，最小二乘法矩阵B的表达式如下：其中，Δδ
q
表示第q个采样时刻采集到的发电机功角变化量，Δω
q
表示第q个采样时刻采集到的发电机转子速度变化量，ΔT
eq
表示第q个采样时刻采集到的发电机电磁力矩变化量，q＝1,2,
…
,Q；根据阻尼转矩系数D
e
计算采样周期内发电机的阻尼贡献，计算公式如下：其中，S
d
表示发电机的阻尼贡献，[t1,t2]表示采样周期。4.根据权利要求1所述的一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，其特征在于，电气距离的计算方法为：根据发电机接入节点的电压相角和受端电网电压相角计算发电机的电气距离，计算公式如下：D
i
＝θ
i
‑
θ
ref
其中，D
i
表示区域电网中第i个发电机的电气距离，θ
i
表示第i个发电机接入节点的电压稳态角度，θ
ref
表示受端参考发电机接入节点的电压稳态角度，i＝1,2,
…
,m，m为区域电网中发电机的数量。5.根据权利要求1所述的一种含大规模变流型电源的电网安控策略优化方法，其特征在于，电流量比角的计算方法为：
根据电网参数得到变流型电源与发电机的关联度矩阵，关联度矩阵R的表达式如下：其中，
△
θ
ji
表示第j个变流型电源的注入母线与第i个发电机的注入母线之间的电压角度，i＝1,2,
…
,m，m为区域电网中发电机的数量，j＝1,2,
…
,n，n为区域电网中变流型电源的数量；根据关联度矩阵计算变流型电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄继杰，张勇，郭骏，赵云军，宁剑，凌行龙，李敏，周书进，王艺博，徐正清，蒋越梅，李亚迪，
申请(专利权)人：国家电网公司华北分部，
类型：发明
国别省市：