一种新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法技术

本发明专利技术涉及一种新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，从厂站发电元件或输电线路运行PQ点、向量终点、相角与其安全域边界的相对关系提供安全裕度和最优控制信息，能使新能源厂站运行在线实时风险评估、安全监视、振荡源防御与预防性控制状态，解决新能源厂站在线安全稳定预防性控制及宽频振荡源在线监测和抑制问题。抑制问题。抑制问题。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法


[0001]本专利技术涉及新能源厂站稳定监测
，尤其是一种新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法。

技术介绍

[0002]新能源厂站电力电子元件较多，通常接入电网末端，短路比小，系统强度较低，所处电网环境恶劣，电网短路故障、电压扰动时常发生，加之新能源无功
‑
电压敏感度较高，发生短路、扰动等典型故障后，存在暂态过电压、锁相同步等问题，可能导致新能源大面积脱网，不仅关系到新能源利用率，对电网安全稳定运行将产生很大危害。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，基于新能源厂站发电元件或输电线路运行PQ点、向量终点、相角与其安全域边界的相对关系提供安全裕度和最优控制信息，能使新能源厂站在线实时风险评估、安全监视、振荡源防御与控制更具实用性。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，包括以下步骤：
[0005]将新能源发电场主变所连接的各类发电机组、无功补偿装置等效成若干可控电流源并列运行；将汇集站主变所连接的各类发电场主变、无功补偿装置等效成若干可控电流源并列运行；根据电流源节点电压、电流及并网点电压计算电流源节点至并网点的等效电抗；
[0006]测量电流源出口的三相交流电流、交流电压及并网点的三相电压，并结合所述等效阻抗进行潮流计算，获得潮流数据及向量图；
[0007]对电流源节点的电压幅值、电压相角和PQ群划定安全域，所述安全域包括动态安全域、综合安全域、风险区域和紧急区域，电压幅值、相角和PQ点运行在不同安全域对应不同的运行状态，所述运行状态包括最优状态、稳定状态、风险状态和紧急状态；
[0008]新能源厂站系统根据运行状态进行报警及调控。
[0009]优选的，所述等效电抗的计算公式为：其中，为电流源节点端部交流电压，为并网点电压，为电流源节点电流。
[0010]优选的，根据等效电抗可计算短路比，短路比的计算公式为：其中，U
WiN
，S
WiN
分别为电流源额定电压、额定容量；设置短路比阈值，超出阈值将报警。
[0011]优选的，所述第i个电流源节点无功电压灵敏度计算方法：
[0012]在电流源节点有功P
Wi
、并网点电压U
G1
不变的情况下，电流源节点电压U
Wi
变化引起输入并网节点无功Q
′
Wi
变化的灵敏度η
AWi
公式为；
[0013][0014]在电流源节点有功P
Wi
、电压U
Wi
不变的情况下，并网点电压U
G1
变化引起电流源节点无功Q
Wi
变化的灵敏度η
BWi
公式为：
[0015][0016]其中X
Wi
、δ
Wi
分别为电流源节点等效电抗和相角；设置无功电压灵敏度阈值，超出阈值将报警。
[0017]优选的，为满足电力系统受到小的或大的干扰后能够恢复安全稳定需求，确保所测控厂站电网电压正向、反向裕度均最大化，实时计算并给定所述电压幅值的动态安全域，设置为U
WN
‑
≤U
Wi
≤U
WN+
，其中U
WN
‑
为动态安全域的下限边界，U
WN+
为动态安全域的上限边界；
[0018]为满足电力系统受到小扰动后能够恢复安全稳定需求，保证所测控厂站电网预留一定量的电压正向、反向裕度，所述电压幅值综合安全域的下限边界设置为U
Wmin
，上限边界设置为U
Wmax
，所述动态安全域下限边界U
WN
‑
与综合安全域下限边界U
Wmin
之间以及动态安全域上限边界U
WN+
与综合安全域上限边界U
Wmax
之间的区域为综合安全域；
[0019]为所测控厂站电网预留异常状态所必需的电压裕度，计算并给定电压幅值的风险区域下限边界U
WRisk
‑
，给定风险区域上限边界U
WRisk+
，综合安全域下限边界U
Wmin
与风险区域下限边界U
WRisk
‑
之间以及综合安全域上限边界U
Wmax
与风险区域上限边界U
WRisk+
之间的区域为风险区域；
[0020]所述电压幅值的紧急区域为超过风险区域下限边界U
WRisk
‑
和上限边界U
WRisk+
的区域。
[0021]优选的，为满足电力系统受到小的或大的干扰后能够恢复安全稳定需求，确保所测控厂站电网相角裕度最大化，能够确保电力系统受到小的或大的干扰后，新能源厂站在自动调节和控制装置的作用下保持长过程运行的稳定性，在正常运行状态下，所有电流源节点相角应集中在一定的范围内，在角δ3与δ4之间的圆弧区域内，设置为相角的动态安全域；
[0022]为满足电力系统受到小扰动后能够恢复安全稳定需求，保证所测控厂站电网预留有一定量的相角裕度，保证所测控厂站预留一定量的相角裕度，能够确保厂站静态稳定性，能够保证在电力系统受到小扰动后，厂站能自动恢复到初始运行状态的能力。如果逆时针方向为正方向，在δ3与δ4之间动态安全域之外、且小于风险区域边界δ2而大于0度的圆弧区域为综合安全域；
[0023]为所测控厂站电网异常状态电压运行所必需相角裕度，在紧急区域边界δ1与风险区域边界δ2之间的圆弧区域设置为风险区域；异常状态下电流源节点相角可以进入该区域的下限和上限之间，但这时所测控厂站已经失去必需的相角裕度，系统恢正常后应尽快调整所有节点进入综合安全区域之内；
[0024]大于紧急区域边界δ1之外的区域为紧急区域。当相角进入该区域，已经进入不稳定状态，应及时处理，避免事故扩大。
[0025]优选的，首先设置PQ群最大运行区域，如图16所示，给出电流源PQ群节最大出力有功无功PQ边界abcd，作为PQ群风险区域边界，其中ab、cd两条直线水平布置，两直线之间的
垂直距离为发电元件最大负荷率(最大有功/额定发电量)；选择新能源发电机组任一负荷率，做一水平线直线交曲线ad、bc于两点，两点之间线段长度为该负荷率的等有功所对应的无功调节空间，abcd边界内PQ点，纵坐标为发电元件有功负荷率，横坐标由该发电元件反向、正向动态无功储备比例确定；
[0026]为满足电力系统受到小的或大的干扰后能够恢复安全稳定需求，确保厂站电网正向、反向动态无功裕度均最大化，在所测控厂站视在功率不变的情况下，优化所测控厂站电流源之间的负荷分配，在abcd边界内计算并绘制PQ群本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源厂站安全稳定评估及预防性制方法，其特征在于，包括以下步骤：将新能源发电场主变所连接的各类发电机组、无功补偿装置等效成若干可控电流源并列运行；将汇集站主变所连接的各类发电场主变、无功补偿装置等效成若干可控电流源并列运行；根据电流源节点电压、电流及并网点电压计算电流源节点至并网点的等效电抗；测量电流源出口的三相交流电流、交流电压及并网点的三相电压，并结合所述等效阻抗进行潮流计算，获得潮流数据及向量图；对电流源节点的电压幅值、电压相角和PQ群划定安全域，所述安全域包括动态安全域、综合安全域、风险区域和紧急区域，电压幅值、相角和PQ点运行在不同安全域对应不同的运行状态，所述运行状态包括最优状态、稳定状态、风险状态和紧急状态；新能源厂站系统根据运行状态进行报警及调控。2.根据权利要求1所述的新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，其特征在于：所述电流源等效电抗的计算公式为：其中，为电流源节点端部交流电压，为并网点电压，为电流源节点电流。3.根据权利要求2所述的新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，其特征在于：根据等效电抗可计算短路比，短路比的计算公式为：其中，U
WiN
，S
WiN
分别为电流源额定电压、额定容量，设置短路比阈值，超出阈值将报警。4.根据权利要求2所述的新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，其特征在于：所述第i个电流源节点无功电压灵敏度计算方法：在电流源节点有功P
Wi
、并网点电压U
G1
不变的情况下，电流源节点电压U
Wi
变化引起输入并网节点无功Q
′
Wi
变化的灵敏度η
AWi
计算公式为：在电流源节点有功P
Wi
、电压U
Wi
不变的情况下，并网点电压U
G1
变化引起电流源节点无功Q
Wi
变化的灵敏度η
BWi
计算公式为：其中X
Wi
、δ
Wi
分别为第i个电流源节点等效电抗和相角；设置无功电压灵敏度阈值，超出阈值将报警。5.根据权利要求1所述的新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，其特征在于：为满足电力系统受到小的或大的干扰后能够恢复安全稳定需求，确保所测控厂站电网电压正向、反向裕度均最大化，实时计算并给定所述电压幅值的动态安全域，设置为U
WN
‑
≤U
Wi
≤U
WN+
，其中U
WN
‑
为动态安全域的下限边界，U
WN+
为动态安全域的上限边界；为满足电力系统受到小扰动后能够恢复安全稳定需求，保证所测控厂站电网预留一定量的电压正向、反向裕度，所述电压幅值综合安全域的下限边界设置为U
Wmin
，上限边界设置为U
Wmax
，所述动态安全域下限边界U
WN
‑
与综合安全域下限边界U
Wmin
之间以及动态安全域上限边界U
WN+
与综合安全域上限边界U
Wmax
之间的区域为综合安全域；
为所测控厂站电网预留异常状态所必需的电压裕度，计算并给定电压幅值的风险区域下限边界U
WRisk
‑
，给定风险区域上限边界U
WRisk+
，综合安全域下限边界U
Wmin
与风险区域下限边界U
WRisk
‑
之间以及综合安全域上限边界U
Wmax
与风险区域上限边界U
WRisk+
之间的区域为风险区域；所述电压幅值的紧急区域为超过风险区域下限边界U
WRisk
‑
和上限边界U
WRisk+
的区域。6.根据权利要求1所述的新能源厂站安全稳定评估及预防性控制方法，其特征在于：为满足电力系统受到小的或大的干扰后能够恢复安全稳定需求，确保所测控厂站电网相角裕度最大化，能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小雨，邓涛，
申请(专利权)人：王小雨，
类型：发明
国别省市：