一种间歇性大规模风电接入电网安全稳定性分析方法技术

本发明专利技术公开一种间歇性大规模风电接入电网安全稳定性分析方法，包括步骤有：（1）确定电网安全稳定性影响因素；（2）选取影响因素；（3）设置参数，建模，并进行稳定性分析；（4）判断结果是否为稳定状态，是则进行步骤（5），否则返回步骤（3）修改参数后重新进行稳定性分析；（5）根据设置的参数和模型，将间歇性大规模风电接入电网。本发明专利技术充分考虑风电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，系统分析风电场接入将对电网的正常运行带来不利的影响。克服了常规火电机组接入电网的安全稳定研究及考虑连续性，没有考虑间歇性的不足，为风力大规模并网发展提供了技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，具体涉及。
技术介绍
间歇性风力发电是可持续开发的绿色能源，在可再生能源发电形式中，是除水电以外最成熟的发电形式之一。近年来，国际上风力发电发展迅速，我国政府高度重视开发利用风能资源，把风能资源开发利用作为改善能源结构、推动环境保护、保持经济和社会可持续发展的重大举措，并将风力发电作为风能资源开发和利用的主要方式之一。2006年I月I日，《可再生能源法》的正式实施为风力发电的发展提供了新的推动力和保障，我国的风力发电进入了 一个大规模发展阶段。常规连续性火电机组接入电网的安全稳定研究比较多，但间歇性风电接入电网后对电网影响研究较少。近年风电发展也较为迅速，由于风电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，风电场接入将对电网的正常运行带来不利的影响。因此开展间间歇性大规模风电接入电网安全稳定性分析技术研究对于风电场投运后的安全稳定运行有着极为重要的作用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出，克服了常规火电机组接入电网的安全稳定研究及考虑连续性，没有考虑间歇性的不足，为风力大规模并网发展提供了技术支撑。本专利技术提供的，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤:(I)确定电网安全稳定性影响因素；(2)选取影响因素；(3)设置参数，建模，并进行稳定性分析；(4)判断结果是否为稳定状态，是则进行步骤(5)，否则返回步骤(3)修改参数后重新进行稳定性分析；(5)根据设置的参数和模型，将间歇性大规模风电接入电网。其中，步骤(I)所述影响因素包括稳态特性因素、电压无功特性因素、暂态特性因素、动态特性和间歇性大规模风电发展规模与网架结构相互影响因素。其中，步骤(3 )设置的参数包括功角、电压和频率。其中，选择稳态特性因素建模，进行稳定性分析的步骤包括:a)建模时，选取N-1和N-2故障；b)同杆架设双回线三永跳单回故障；c)进行仿真时，校验线路是否超过稳定极限；d)若超过稳定极限，则判断为不稳定状态。其中，选择电压无功特性因素建模，进行稳定性分析包括:双馈机恒功率因数控制模式下，在系统低压无功补偿、其它机组开停机方式以及机组机端电压均保持不变的情况下，分析风电功率从零到额定值变化过程中，系统母线电压波动情况，判断电压是否越限，若越限则为不稳定状态；双馈机恒电压控制模式下，在系统低压无功补偿、其它机组开停机方式以及机组机端电压均保持不变情况下，分析风机电压控制为1.0p.u时，各风电场功率从零到额定值变化过程中，系统母线电压波动情况，判断电压是否越限，若越限则为不稳定状态；和动态无功补偿装置的容量加入电网后，在风电功率变化过程中系统低压无功补偿、其它机组开停机方式以及机组机端电压等均保持不变，模拟各风电场功率从零到额定值变化的情况，系统母线电压波动情况，判断电压是否越限，若越限则为不稳定状态。其中，选择暂态特性因素建模，进行稳定性分析的步骤包括:选择风电集中并网区域的典型线路故障，判定扰动后电网功角特性；比较风电全部停运条件下电网在所述典型线路故障下的功角特性；或根据功角特性、风电机组低电压穿越能力，比较功角变化。其中，所述典型线路故障包括三永故障、线路单一故障、直流单极闭锁、直流双极闭锁、发电机失磁故障或发电厂全停故障。其中，根据功角特性，判断电网稳定的依据包括:电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，经过第一、第二摇摆不失步；多机系统在摇摆过程中，任两机组间的相对角度不小于200°，但仍能恢复到同步衰减而逐渐稳定；在系统振荡过程中，只是某一个小机组或终端地区小电源失去稳定，而主系统和大机组不失稳，若自动解列失稳的小机组或终端地区小电源，判断为主系统是稳定的。其中，选择动态特性因素建模，进行稳定性分析的步骤包括:I)选取电网运行方式；2)采用频域分析方法，(即特征值分析方法，)分析小干扰动态稳定；3)判断阻尼比大小，若阻尼比小于设定值，则判定为不稳定状态。得到全系统所有机电振荡模式的阻尼比大小，就是振荡衰减的快慢即振荡次数的多少，阻尼比越大，振荡衰减就越快，振荡次数就越少。其中，步骤2)将频域转换为时域，进行时域分析方法，分析小干扰动态稳定。其中，选择间歇性大规模风电发展规模与网架结构相互影响因素建模，进行稳定性分析包括:风电集中并网后并网近区系统的稳定性分析；风电集中并网后与近区主力电厂的相互影响分析。其中，所述风电集中并网后并网近区系统的稳定性分析包括风电接入系统近区N-1暂稳分析和风电接入系统近区严重故障分析；其步骤如下:①设置N-1故障和严重故障卡；②运行仿真模型；③判断电压、功角和频率是否稳定，若稳定则判定电网为稳定状态。其中，所述风电集中并网后与近区主力电厂的相互影响分析包括:I)仿真时，设定单台发电机发生励磁绕组开路失磁故障；II)故障后4秒将故障发电机切除；III)判断电压、功角和频率是否稳定，若稳定则判定电网为稳定状态。其中，所述风电集中并网后与近区主力电厂的相互影响分析包括:i)设置某发电厂停机的故障卡；ii)运行仿真模型；iii)判断电压、功角和频率是否稳定，若稳定则判定电网为稳定状态。与现有技术比，本专利技术的有益效果为:本专利技术充分考虑风电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，系统分析风电场接入将对电网的正常运行带来不利的影响。克服了常规火电机组接入电网的安全稳定研究及考虑连续性，没有考虑间歇性的不足，为风力大规模并网发展提供了技术支撑。风力发电是可持续开发的绿色能源，在可再生能源发电形式中，是除水电以外最成熟的发电形式之一。因此开展风电接入系统的稳定专题研究对于风电场投运后的安全稳定运行有着极为重要的作用，将带来极大的经济效益。本专利技术分别从稳态特性因素、电压无功特性因素、暂态特性因素、动态特性和间歇性大规模风电发展规模与网架结构相互影响因素这几个方面进行电网稳定性分析，其体现了电网的整体性能，实现了电网的全面分析。附图说明图1为本专利技术提供的稳定性分析方法的流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本实施例提供的，其流程图如图1所示，具体包括如下步骤:(I)确定电网安全稳定性影响因素；所述影响因素包括稳态特性因素、电压无功特性因素、暂态特性因素、动态特性和间歇性大规模风电发展规模与网架结构相互影响因素。(2)选取至少一种影响因素；(3)设置参数，建模，并进行稳定性分析；设置的参数包括功角、电压和频率。<1>选择稳态特性因素建模，进行稳定性分析的步骤包括:I)建模时，选取N-1和N-2故障；2)同杆架设双回线三永跳单回故障；3)进行仿真时，校验线路是否超过稳定极限(稳定极限电网功率的极限，其根据线路功率的临界值确定);4)若超过稳定极限，则判断为不稳定状态。<2>选择电压无功特性因素建模，进行稳定性分析包括:双馈机恒功率因数控制模式下，在系统低压无功补偿、其它机组(除去低压无功补偿设备的机组)开停机方式以及机组机端电压均保持不变的情况下，分析风电功率从零到额定值变化过程中，系统母线电压波动情况，判断电压是否越限，若越限则为不稳定状态；双馈机恒电压控制模式下，在系统低压无功补偿、其它机组开停机方式以及机组机端电压均保持不变情况下，分析风机电压控制为1.0p.u时，各风电场功率从零到额定值变化过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间歇性大规模风电接入电网安全稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）确定电网安全稳定性影响因素；（2）选取影响因素；（3）设置参数，建模，并进行稳定性分析；（4）判断结果是否为稳定状态，是则进行步骤（5），否则返回步骤（3）修改参数后重新进行稳定性分析；（5）根据设置的参数和模型，将间歇性大规模风电接入电网。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈西颖，马世英，钟以林，陈湘，何项刚，王晶明，皮显松，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，贵州电网公司电网规划研究中心，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：