一种考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法技术方案

本发明专利技术公开一种考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法，包括：1、构建风电模型和直流输电模型，搭建含风电接入的交直流系统；2、划分连锁故障时间尺度；3、筛选事故链的初始故障集；4、令j＝1，选取初始故障，系统进入短时间尺度过程；5、线路过负荷协调控制；6、判断事故链是否满足结束判据，若是，则执行步骤10，否则，执行步骤7；7、断开所选第j阶段开断线路；8、系统进入第j阶段的短时间尺度过程；9、更新风电出力和负荷水平，将j+1赋给j并返回步骤5；10、记录事故链相关数据。本发明专利技术能准确模拟含风电接入的交直流系统中故障传播机理和连锁故障发展过程，为含风电接入的交直流系统连锁故障的预测与防控提供指导。故障的预测与防控提供指导。故障的预测与防控提供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法


[0001]本专利技术属于电力系统领域，具体的说是一种考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法。

技术介绍

[0002]随着新能源并网容量的不断增加，电力系统连锁故障的传播机理以及应对措施更加复杂。风电接入的电网特性已发生一定程度改变，传统电网的连锁故障理论尚需改进。
[0003]现阶段，针对含风电接入的交直流系统连锁故障预测鲜有研究。当前针对风机与交直流系统之间交互作用的研究相对薄弱，不能准确模拟含风电接入的交直流系统连锁故障在不同物理现象和控制对策相互作用下的发展过程，从而导致事故链的预测结果与实际场景差别较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，并针对当前高比例新能源形态下的交直流复杂电网结构，提出一种考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法，以期能更精准地预测事故链，并对连锁故障进行风险评估，进一步提高风险预测的准确率，从而能为电网连锁故障防控提供理论指导。
[0005]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法的特点是按如下步骤进行：
[0007]步骤1、根据风力发电机组和直流输电线路的物理现象及时间特性，构建风电出力模型和直流输电模型，从而搭建含风电接入的交直流系统；
[0008]步骤2、根据所述交直流系统所发生的连锁故障现象及其相应的处理对策，并按照时间特性，将连锁故障的不同现象及其相应的处理对策进行划分，得到短、长、极长时间尺度过程下的连锁故障现象及其处理对策；
[0009]步骤3、计算线路初始风险值，并根据所述初始风险值和所设定的故障概率阈值得到事故链的初始故障集；
[0010]步骤4、定义更新时间为T；定义当前阶段为j，并初始化j＝1；
[0011]设定所述交直流系统的初始负荷水平及初始风电出力，并作为第j
‑
1阶段的负荷水平及风电出力；
[0012]步骤5、将所述初始故障集中的任意一条线路设为第j
‑
1阶段的开断线路，并形成第j
‑
1阶段的事故链；在第j
‑
1阶段开断线路断开后，所述交直流系统在第j
‑
1阶段的负荷水平及风电出力下进入第j
‑
1阶段的短时间尺度过程；
[0013]所述交直流系统对第j
‑
1阶段的短时间尺度过程中的连锁故障现象采取对应的处理对策；
[0014]步骤6、经历第j
‑
1阶段的短时间尺度过程后，对所述交直流系统进行第j
‑
1阶段的
控制：
[0015]若交直流系统发生解列，则先在解列区域内进行区域功率的再平衡后，再对所述交直流系统进行潮流计算；
[0016]若电网未发生解列，则直接对所述交直流系统进行潮流计算；
[0017]步骤7、若交直流系统中存在线路严重过负荷，则将严重过负荷线路直接作为第j阶段开断线路；
[0018]若交直流系统中无严重过负荷线路，则采用基于灵敏度的过负荷控制方法消除一般过负荷线路，再计算所有线路停运概率，选取停运概率最高的线路作为第j阶段开断线路；
[0019]步骤8、若第j
‑
1阶段的事故链搜索是达到所设定的预测深度或交直流系统解列为三部分，则表示第j
‑
1阶段的事故链搜索结束，并执行步骤11，否则，执行步骤9；
[0020]步骤9、跳开第j阶段的开断线路，所述交直流系统进入第j阶段的短时间尺度过程；所述交直流系统对第j阶段短时间尺度中的连锁故障现象采取相应短时间尺度过程中对应的处理对策；
[0021]步骤10、根据所述更新时间T，更新所述交直流系统的风电出力和负荷水平后，得到第j阶段的风电出力和负荷水平，并将j+1赋值给j后，返回步骤6顺序执行；
[0022]步骤11、记录所述初始故障集中相应线路设为开断线路下的整个阶段的事故链相关数据并输出，包括：事故链路径、事故链各环节采取的控制措施和控制量，得出事故链发生概率和风险值。
[0023]本专利技术所述考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法的特点也在于，所述步骤2中的划分结果具体为：
[0024]所述短时间尺度过程中的物理现象及其相应的处理对策包括：
[0025]交流线路严重过负荷的物理现象及其对应的交流线路保护开断的处理对策；
[0026]系统暂态失稳的物理现象及其对应的紧急控制的处理对策；
[0027]直流线路换相失败的物理现象及其对应的直流线路保护闭锁、再启动的处理对策；
[0028]短时风速变化的物理现象及其对应的暂态稳定控制的处理对策；
[0029]风电低压穿越和高压越限的物理现象及其对应的风电机组电压保护的处理对策；
[0030]其中，紧急控制的处理对策，包括：紧急切机切负荷的处理对策以及直流线紧急功率提升或回降的处理对策；
[0031]直流线路保护闭锁、再启动的处理对策，包含直流线路换相失败保护，其动作判据为换流母线电压低于阈值电压并持续一定时间，交流线路短路故障切除且电压恢复至高于阈值电压并保持设定时间后开始再启动，若换流母线电压一直降低，则该直流输电线路闭锁；
[0032]所述长时间尺度过程中的物理现象及其相应的处理对策包括：
[0033]交流线路一般过负荷的物理现象及其对应的一般过负荷协调控制的处理对策；
[0034]线路重载的物理现象及其对应的交流线路保护动作的处理对策；
[0035]其中，过负荷协调控制的处理对策，包括：直流功率提升或回降的处理对策和基于灵敏度切机切负荷的处理对策；
[0036]所述极长时间尺度过程中的物理现象及其相应的处理对策为：
[0037]负荷波动的物理现象及其对应的针对负荷波动的运行方式的处理对策；
[0038]风电出力波动的物理现象及其对应的针对风电出力波动的运行方式的处理对策。
[0039]利用式(1)得到随机噪声风速V
WN
，用于表征所述短时间尺度过程中的短时风速变化：
[0040][0041]式(1)中，ω
i
表示第i次统计风速下的转子转速，且Δω表示噪声抽样频率间隔；φ
i
为0～2π间均匀分布的第i次统计风速下的随机变量；K
N
、F、μ、N分别表示地表粗糙系数、随机风扰动尺度、平均风速、统计风速的总数。
[0042]利用式(2)得到风电处于T+1时刻的实际有功功率P(T+1)和无功功率Q(T+1)，用于表征所述极长时间尺度过程中的风电出力波动：
[0043][0044]式(2)中，P(T)、Q(T)分别表示风电处于T时刻的实际有功、无功功率；P0(T)、Q0(T)分别表示风电在历史风电采样数据上T时刻的有功功率、无功功率；P0(T+1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑风电接入的交直流系统连锁故障预测方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、根据风力发电机组和直流输电线路的物理现象及时间特性，构建风电出力模型和直流输电模型，从而搭建含风电接入的交直流系统；步骤2、根据所述交直流系统所发生的连锁故障现象及其相应的处理对策，并按照时间特性，将连锁故障的不同现象及其相应的处理对策进行划分，得到短、长、极长时间尺度过程下的连锁故障现象及其处理对策；步骤3、计算线路初始风险值，并根据所述初始风险值和所设定的故障概率阈值得到事故链的初始故障集；步骤4、定义更新时间为T；定义当前阶段为j，并初始化j＝1；设定所述交直流系统的初始负荷水平及初始风电出力，并作为第j
‑
1阶段的负荷水平及风电出力；步骤5、将所述初始故障集中的任意一条线路设为第j
‑
1阶段的开断线路，并形成第j
‑
1阶段的事故链；在第j
‑
1阶段开断线路断开后，所述交直流系统在第j
‑
1阶段的负荷水平及风电出力下进入第j
‑
1阶段的短时间尺度过程；所述交直流系统对第j
‑
1阶段的短时间尺度过程中的连锁故障现象采取对应的处理对策；步骤6、经历第j
‑
1阶段的短时间尺度过程后，对所述交直流系统进行第j
‑
1阶段的控制：若交直流系统发生解列，则先在解列区域内进行区域功率的再平衡后，再对所述交直流系统进行潮流计算；若电网未发生解列，则直接对所述交直流系统进行潮流计算；步骤7、若交直流系统中存在线路严重过负荷，则将严重过负荷线路直接作为第j阶段开断线路；若交直流系统中无严重过负荷线路，则采用基于灵敏度的过负荷控制方法消除一般过负荷线路，再计算所有线路停运概率，选取停运概率最高的线路作为第j阶段开断线路；步骤8、若第j
‑
1阶段的事故链搜索是达到所设定的预测深度或交直流系统解列为三部分，则表示第j
‑
1阶段的事故链搜索结束，并执行步骤11，否则，执行步骤9；步骤9、跳开第j阶段的开断线路，所述交直流系统进入第j阶段的短时间尺度过程；所述交直流系统对第j阶段短时间尺度中的连锁故障现象采取相应短时间尺度过程中对应的处理对策；步骤10、根据所述更新时间T，更新所述交直流系统的风电出力和负荷水平后，得到第j阶段的风电出力和负荷水平，并将j+1赋值给j后，返回步骤6顺序执行；步骤11、记录所述初始故障集中相应线路设为开断线路下的整个阶段的事故链相关数据并输出，包括：事故链路径、事故链各环...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶晶，赵沛东，齐先军，杨熙，施炜佳，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：