一种多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法，涉及电力系统技术领域，主要目的在于构建了多能源发电外送系统的全运行方式集，考虑了多种振荡形态及其耦合作用，能评估系统在大范围运行方式下的振荡风险，有效甄别出潜在的风险运行方式，对规避风险、保护系统具有重要作用。主要采用的技术方案为:S1、全运行方式集的构建；S2、多振荡形态及其分组方式集的筛选；S3、基于阻抗网络模型的分组振荡模式分析；S4、多振荡形态耦合分析；S5、风险运行方式甄别；S6、输出信息。输出信息。输出信息。

【技术实现步骤摘要】
一种多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，特别是涉及一种多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法。

技术介绍

[0002]电力系统正在向以新能源为主体的趋势发展，以风电、光伏为代表的新能源装机容量迅速增长。新能源通常与现有火电打捆后一同并网外送，形成了多能源发电外送系统。这类系统面临着复杂的次/超同步振荡问题，体现为：(1)存在多种类型的次/超同步振荡形态，既有火电机组与串补电网/高压直流输电系统相互作用引发的轴系扭振，又有风电、光伏等新能源机组与串补电网/弱交流电网相互作用引发的电气振荡；(2)系统拓扑和设备类型复杂，机网运行方式千变万化，而机网运行方式对振荡特性有较大影响。
[0003]现有技术提出了一种新能源场站并网电力系统的宽频振荡风险评估方法及装置,所述方法包括：获得各种第一工况下所述电力系统的并网阻抗,并获得各种第二工况下所述新能源场站的并网阻抗；获得所述电力系统的阻抗特性带,并获得所述新能源场站的阻抗特性带；锁定潜在宽频振荡风险的频率范围；遍历所述潜在宽频振荡风险的频率范围,获得每种组合工况下的震荡模式的阻尼比；根据各种组合工况下的震荡模式的阻尼比,评估新能源场站并网电力系统的宽频振荡风险。
[0004]现有技术的关于电力系统次/超同步振荡稳定性的分析技术，大多侧重于分析系统中的某一种或两种振荡形态，缺乏对多种振荡形态的综合分析；另外，一般选取特定运行方式进行分析，或者仅考虑了少数运行参数的变化，难以评估系统在大范围运行方式下的振荡风险。为了分析多能源发电外送系统的振荡稳定性问题，亟需一种可行有效的方法与系统，能兼顾多种振荡形态，考虑系统各类运行参数的变化，以有效甄别出潜在的风险运行方式，为振荡的防控提供重要信息。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法，主要目的在于构建了多能源发电外送系统的全运行方式集，考虑了多种振荡形态及其耦合作用，能评估系统在大范围运行方式下的振荡风险，有效甄别出潜在的风险运行方式，对规避风险、保护系统具有重要作用。
[0006]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0007]本专利技术的实施例提供一种多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法。其包括以下步骤：
[0008]S1、全运行方式集的构建：所述多能源发电外送系统包括m个运行变量，设置每个运行变量的离散取值集合A
i
(i＝1,2，
…
，m)，将m个运行变量的离散取值进行组合，形成种运行方式，其中card(A
i
)表示集合A
i
的元素个数，对所有运行方式进行编号，构
建系统的全运行方式集，其中，所述多能源发电外送系统为新能源和火电机组打捆后一同并网外送的多能源发电外送系统；
[0009]S2、多振荡形态及其分支方式集的筛选:从全运行方式集中筛选出振荡风险相对高的分组方式集，若考虑多能源发电外送系统存在n种振荡形态，则一共筛选n个分组方式集，第K种振荡形态对应的分组方式集记为S
K
(K＝1,2，
…
，n)；
[0010]S3、基于阻抗网络模型的分组振荡模式分析：针对S2筛选的n个分组方式集，基于阻抗网络模型对n个分组方式集的所有运行方式的振荡模式进行分析，获得第k种振荡形态对应的分组方式集是否存在风险振荡模式；
[0011]S4、多振荡形态耦合分析：若在一种运行方式下存在新能源与火电机组的电网相互作用引起的电气振荡风险，且风险振荡模式频率f
P
与火电机组轴系扭振频率f
TG
符合以下关系：
[0012]|f
p
‑
|f0‑
f
TG
||≤f
coupling
或|f
p
‑
|f0+f
TG
||≤f
coupling
；
[0013]则判定该种运行方式下存在电气振荡与轴系扭振的耦合；其中，fcoupling为依据实际情况预设的阈值，f0为工频；
[0014]S5、风险运行方式甄别：对运行方式的振荡风险级别进行评估，甄别风险运行方式；
[0015]S6、输出信息：输出运行方式的编号、振荡模式、风险级别信息，为进一步的振荡防控提供指导。
[0016]如前所述的，所述新能源包括风电场和光伏场站，所述风电场包括双馈风电机组和直驱风电机组，所述光伏场站包括光伏发电单元组；
[0017]所述m个运行变量包括：火电机组电网结构类、机组投运类和机组出力类；所述火电机组电网结构类包括线路回数、线路串补度；机组投运类包括火电机组投运台数、风电场的并网风电机台数、光伏场站的并网光伏发电单元数；机组出力类包括单台火电机组出力、单台风电机组出力、单个光伏发电单元出力；
[0018]所述m个运行变量构成了m维的参数空间，每一种运行方式都可用一个唯一的m维向量表示。
[0019]如前所述的，每一个运行变量的离散取值集合A
i
(i＝1,2，
…
，m)，形如
[0020]A
i
＝{a
i1
,a
i2
,...,a
ij
}
[0021]A
i
中的每个元素均表示第i个运行变量的一种取值，其中元素a
ij
表示第i个运行变量的第j中可能的取值。
[0022]如前所述的，在S2中，所述多能源发电外送系统存在双馈风电机组
‑
串补电网、直驱风电机组
‑
弱电网、光伏发电单元
‑
若电网、火电机组轴系
‑
串补电网4种振荡形式，在筛选某一特定振荡形态对应的分组方式集时，应按照其振荡特点选取一些偏严重的运行方式，可以采用但不限于以下的筛选原则：
[0023]对于双馈风电机组
‑
串补电网振荡：可选取线路串补度较高、并网新能源机组多为双馈风电机组、双馈风电机组单台出力水平较低的若干运行方式，构成分组方式集S1；
[0024]对于直驱风电机组
‑
弱电网振荡：可选取电网强度较弱、并网新能源机组多为直驱风电机组、直驱风电机组总出力水平较高的若干运行方式，构成分组方式集S2；
[0025]对于光伏发电单元
‑
弱电网振荡：可选取电网强度较弱、并网新能源机组多为光伏
发电单元、光伏总出力水平较高的若干运行方式，构成分组方式集S3；
[0026]对于火电机组轴系
‑
串补电网振荡：可选取火电机组出力接近空载的若干运行方式，构成分组方式集S4。
[0027]如前所述的，在S3中，针对S2筛选的n个分组方式集，基于阻抗网络模型对n个分组方式集的所有运行方式的振荡模式进行分析，获得第k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、全运行方式集的构建：所述多能源发电外送系统包括m个运行变量，设置每个运行变量的离散取值集合A
i
(i＝1,2，
…
，m)，将m个运行变量的离散取值进行组合，形成种运行方式，其中card(A
i
)表示集合A
i
的元素个数，对所有运行方式进行编号，构建系统的全运行方式集，其中多能源发电外送系统为新能源和火电机组打捆后一同并网外送的多能源发电外送系统；S2、多振荡形态及其分组方式集的筛选:从全运行方式集中筛选出振荡风险相对高的分组方式集，若考虑多能源发电外送系统存在n种振荡形态，则一共筛选n个分组方式集，第K种振荡形态对应的分组方式集记为S
K
(K＝1,2，
…
，n)；S3、基于阻抗网络模型的分组振荡模式分析：针对S2筛选的n个分组方式集，基于阻抗网络模型对n个分组方式集的所有运行方式的振荡模式进行分析，获得第k种振荡形态对应的分组方式集是否存在风险振荡模式；S4、多振荡形态耦合分析：若在一种运行方式下存在新能源与火电机组的电网相互作用引起的电气振荡风险，且风险振荡模式频率f
P
与火电机组轴系扭振频率f
TG
符合以下关系：|f
p
‑
|f0‑
f
TG
||≤f
coupling
或|f
p
‑
|f0+f
TG
||≤f
coupling
；则判定该种运行方式下存在电气振荡与轴系扭振的耦合；其中，f
coupling
为依据实际情况预设的阈值，f0为工频；S5、风险运行方式甄别：对运行方式的振荡风险级别进行评估，甄别风险运行方式；S6、输出信息：输出运行方式的编号、振荡模式、风险级别信息，为进一步的振荡防控提供指导。2.根据权利要求1所述的多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法，其特征在于，所述新能源包括风电场和光伏场站，所述风电场包括双馈风电机组和直驱风电机组，所述光伏场站包括光伏发电单元组；所述m个运行变量包括：火电机组电网结构类、机组投运类和机组出力类；所述火电机组电网结构类包括线路回数、线路串补度；机组投运类包括火电机组投运台数、风电场的并网风电机台数、光伏场站的并网光伏发电单元数；机组出力类包括单台火电机组出力、单台风电机组出力、单个光伏发电单元出力；所述m个运行变量构成了m维的参数空间，每一种运行方式都可用一个唯一的m维向量表示。3.根据权利要求2所述的多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法，其特征在于，每一个运行变量的离散取值集合A
i
(i＝1,2，
…
，m)，形如A
i
＝{a
i1
,a
i2
,...,a
ij
}A
i
中的每个元素均表示第i个运行变量的一种取值，其中元素a
ij
表示第i个运行变量的第j中的取值。4.根据权利要求2所述的多能源发电外送系统的多模式振荡分析方法，其特征在于，在S2中，所述多能源发电外送系统存在双馈风电机组
‑
串补电网、直驱风电机组
‑
弱电网、光伏发电单元
‑
若电网、火电机组轴系
‑
串补电网4种振荡形式，在筛选某一特定振荡形
态对应的分组方式集时，应按照其振荡特点选取一些偏严重的运行方式，可以采用但不限于以下的筛选原则：对于双馈风电机组
‑
串补电网振荡：可选取线路串补度较高、并网新能源机组多为双馈风电机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天保，许诘翊，郭洪义，杨怀旺，邢耀敏，田纪伟，谢小荣，王乐，王劲松，姚谦，李鹏，赵梓邑，王增强，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司清华大学中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：