考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，包括以下步骤：计算系统中大型风电场的聚合短路比

【技术实现步骤摘要】
考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法
。

技术介绍

[0002]为了构建“双碳”目标驱动下的新型电力系统，越来越多的可再生能源接入电网；同时，在系统的源
、
网
、
荷各部分引入大量的电力电子设备使新型电力系统向高比例电力电子设备和高比例新能源发电的“双高”趋势发展
。
[0003]但是随着电力电子设备的大量接入，电力电子变流器之间或变流器与交流电网之间产生相互作用，带来了次同步振荡问题，给系统的安全稳定运行带来了极大的风险
。
因此，研究针对次同步振荡的监测装置优化配置方法对电网安全稳定运行至关重要
。
[0004]为解决上述技术问题，现有技术一般采用在电网中安装宽频测量装置和
PMU(
相量测量单元
)
，这种设置给次同步振荡的在线快速辨识提供了条件，目前
PMU
装置已在电网中大量部署，可以满足监测的大部分需要
。
但
PMU
同步相量测量中均以工频相量为目标，测量的频带范围有限，所以进而出现了宽频测量装置，其可用来获得更大带宽
、
更加精确的频率测量数据，将如今以工频为主的测量拓展到基波
、
间谐波以及谐波的全方位测量，但目前宽频量测设备配置还比较少，只有在新能源发电并网节点和部分特定重要厂站
、
节点加以装设
。
考虑到成本
、
时间以及技术的影响，对系统所有节点配置监测装置是不现实的，因此需要研究针对次同步振荡的监测装置优化配置方法
。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，能够优先将监测装置安装于次同步振荡易发的薄弱节点，同时保证装置最少从而降低成本，并且能够应对一定的
N
‑1故障，具有较高的监测可靠性
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，包括以下步骤：
[0007]S1、
计算系统中大型风电场的聚合短路比；
[0008]S2、
基于聚合短路比计算求得系统中各个连接有大型风场节点的次同步振荡薄弱度指标；
[0009]S3、
构建监测装置优化配置模型：
[0010]在保证全局可观的基础上，引入
N
‑1故障概率和零注入节点，建立监测装置优化配置模型；
[0011]S4、
将系统的节点拓扑结构信息，以及节点次同步振荡薄弱度带入监测装置优化配置模型中，并根据不同的监测可靠性要求进行设置，最后利用整数规划法求解得到所需的监测装置最优配置方案
。
[0012]优选的，步骤
S1
中所述的聚合短路比的计算公式如下：
[0013][0014]式中，
GASCR
表示系统网络侧的聚合短路比，其主要受交流网络作用的影响；
MASCR
表示风场机组侧的聚合短路比，其主要受变流控制系统作用的影响
。
[0015]优选的，系统网络侧的聚合短路比
GASCR
以及风场机组侧的聚合短路比
MASCR
的计算公式如下：
[0016][0017]式中，
S
B_B
Σ
为聚合短路容量；
S
W_B
Σ
为各个风场容量之和；
k
为子风场数量；
n
j
为第
j
个子风场的风机台数；
S
Bj
为第
j
个风场并网点处的短路容量；
S
G
为每个风机的容量；
CSCR
i
为第
j
个风场风机单独并网出现次同步振荡时的临界短路比；
1≤j≤k
；即
CSCR
为根据相应的电气模型测试得出风机出现次同步振荡时的
SCR。
[0018]优选的，步骤
S2
具体包括以下步骤：
[0019]定义节点
i
的次同步振荡薄弱度指标
A
i
为：节点
i
所连风场聚合短路比的倒数与主网所有节点各自所连风场聚合短路比的倒数之和的比值，其计算式为：
[0020][0021]式中，
ASCR
i
为节点
i
的聚合短路比大小；
N
w
为系统中连接有风电场的节点数；表示所有节点连接风场聚合短路比倒数之和
。
[0022]优选的，步骤
S3
具体包括以下步骤：
[0023]S31、
建立保证最基本的全局可观性要求的约束条件：
[0024][0025][0026][0027]式中，
i
，
j
均表示节点编号；
x
i
表示节点
i
是否安装有监测装置，
x
i
＝1表示节点
i
安装有监测装置，
x
i
＝0表示节点
i
未安装监测装置；
a
为系统网络关联矩阵，
a
i
，
j
＝1表示
i
＝
j
或节点
i
与节点
j
相连，
a
i
，
j
＝0表示节点
i
与节点
j
不相连；
N
为电力系统的总节点数；
N
w
为电力系统中连接有风电场的节点个数；
A
i
表示节点
i
的节点次同步振荡薄弱度指标大小；
[0028]S32、
考虑
N
‑1故障概率的影响，在原有的监测装置最优配置模型的基础上，计及线路
N
‑1故障概率；
[0029]S33、
引入零注入节点，在考虑零注入节点后，则修改约束条件为：
[0030][0031]式中，
o
i
为0‑1变量，表示节点
j
是否可通过上述两个零注入节点的规则实现可观性，其值由下式决定：
[0032][0033]式中，
g
i
为辅助变量，且
g
i
的值根据下式计算得出：
[0034][0035]式中，
m
i
为节点...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、
计算系统中大型风电场的聚合短路比；
S2、
基于聚合短路比计算求得系统中各个连接有大型风场节点的次同步振荡薄弱度指标；
S3、
构建监测装置优化配置模型：在保证全局可观的基础上，引入
N
‑1故障概率和零注入节点，建立监测装置优化配置模型；
S4、
将系统的节点拓扑结构信息，以及节点次同步振荡薄弱度带入监测装置优化配置模型中，并根据不同的监测可靠性要求进行设置，最后利用整数规划法求解得到所需的监测装置最优配置方案
。2.
根据权利要求1所述的考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，其特征在于：步骤
S1
中所述的聚合短路比的计算公式如下：式中，
GASCR
表示系统网络侧的聚合短路比，其主要受交流网络作用的影响；
MASCR
表示风场机组侧的聚合短路比，其主要受变流控制系统作用的影响
。3.
根据权利要求2所述的考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，其特征在于：系统网络侧的聚合短路比
GASCR
以及风场机组侧的聚合短路比
MASCR
的计算公式如下：式中，
S
B_B∑
为聚合短路容量；
S
W_B∑
为各个风场容量之和；
k
为子风场数量；刀
j
为第
j
个子风场的风机台数；
S
Bj
为第
j
个风场并网点处的短路容量；
S
G
为每个风机的容量；
CSCR
j
为第
j
个风场风机单独并网出现次同步振荡时的临界短路比；
1≤j≤k
；即
CSCR
为根据相应的电气模型测试得出风机出现次同步振荡时的
SCR。4.
根据权利要求1所述的考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，其特征在于：步骤
S2
具体包括以下步骤：定义节点
i
的次同步振荡薄弱度指标
A
i
为：节点
i
所连风场聚合短路比的倒数与主网所有节点各自所连风场聚合短路比的倒数之和的比值，其计算式为：
式中，
ASCR
i
为节点
i
的聚合短路比大小；
N
w
为系统中连接有风电场的节点数；表示所有节点连接风场聚合短路比倒数之和
。5.
根据权利要求1所述的考虑节点次同步振荡薄弱度的监测装置优化配置方法，其特征在于：步骤
S3
具体包括以下步骤：
S31、
建立保证最基本的全局可观性要求的约束条件：建立保证最基本的全局可观性要求的约束条件：建立保证最基本的全局可观性要求的约束条件：式中，
i
，
j
均表示节点编号；
x
i
表示节点
i
是否安装有监测装置，
x
i
＝1表示节点
i
安装有监测装置，
x
i
＝0表示节点
i
未安装监测装置；
a
为系统网络关联矩阵，
a
i
，
j
＝1表示
i
＝
j
或节点
i
与节点
j
相连，
a
i
，
j
＝0表示节点
i
与节点
j
不相连；
N
为电力系统的总节点数；
Nw
为电力系统中连接有风电场的节点个数；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹斌，苗丽芳，王琪，刘灏，毕天姝，张文康，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：