有效
一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制方法及装置
刘福锁、李震、常海军、王超、黄慧、李兆伟、王玉、袁虎玲、赵学茂、朱玲、孙震宇
南瑞集团有限公司
刘
刘福锁 专利 332
国网山西省电力公司电力科学研究院交流配电供电配电储能发电变电配电
李
李震
机构 暂无技术领域 暂无
常
常海军 专利 84
国电南瑞科技股份有限公司交流配电供电配电储能发电变电配电
王
王超 专利 73
国电南瑞科技股份有限公司供电配电储能发电变电配电电学

黄慧 专利 332
浙江大学交流配电供电配电储能发电变电配电
李
李兆伟 专利 323
南瑞集团有限公司交流配电供电配电储能发电变电配电
王
王玉 专利 52
南瑞集团有限公司发电变电配电交流配电供电配电储能
袁
袁虎玲
机构 暂无技术领域 暂无
赵
赵学茂 专利 21
南瑞集团有限公司供电配电储能发电变电配电电学
朱
朱玲 专利 136
南瑞集团有限公司交流配电供电配电储能发电变电配电
孙
孙震宇
机构 暂无技术领域 暂无
摘要
本发明公开了一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制方法及装置,属于电力系统及其自动化技术领域。该方法包括:找出可能导致新能源脱网的交流N‑1、N‑2故障及直流换相失败等故障;分析识别新能源暂态低穿最大持续时间T;制定适应不同暂态频率变化率的离线控制策略;根据电网实际故障和暂态频率变化率匹配频率稳定紧急控制策略进行系统控制。利用本发明能够实现电网频率安控策略关于暂态频率变化的自适应调整,实现了应对故障后新能源脱网不确定性自适应紧急控制,提高了电网紧急控制水平。
1.一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制方法,其特征在于,包括:获取导致电网新能源脱网的潜在故障集F;针对潜在故障集F中的每一个故障,制定适应不同暂态频率变化率的离线控制策略,形成离线控制策略表,具体包括:针对频率失稳故障集M中故障,基于典型方式下频率失稳故障M i 后全网新能源场站并网点电压U NW 轨迹特征识别与频率失稳故障M i 关联的潜在脱网的新能源,统计与潜在脱网的新能源总量P NW ;以及针对不考虑新能源脱网的频率失稳故障M i 的控制策略,计算典型方式下增加该故障后稳态恢复频率0.2Hz所需额外的控制量ΔP 0.2Hz ;按照每增加ΔP 0.2Hz 为一档对潜在脱网的新能源总量P NW 和关联故障设备功率P i 进行功率分档,对应每一档新能源脱网量设为 关联故障设备功率为 k、λ分别代表新能源脱网量和关联故障设备功率档位;对典型方式进行潮流调整,得到对应关联故障设备在功率档位λ的潮流方式 计算潮流方式 下关联故障设备在功率档位λ故障后叠加不同新能源脱网量 情况下暂态时间[T i ,T i +T set ]内的系统暂态频率变化率 得到关联该频率失稳故障M i 在设备功率为 和暂态时间[T i ,T i +T set ]内暂态频率变化率的离线控制策略P e-λ :其中, 分别表示暂态时刻T i +T set 、T i 的频率值,T i 为关联频率失稳故障M i 的新能源发电设备暂态低穿最大持续时间,T set 为预设的频率响应监视窗口时长,α为对应新能源脱网量 的追加控制量系数;针对频率失稳故障集M中频率稳定故障N j ,基于典型方式下通过功率摄动法,设每次考虑新能源脱网功率为ΔP j ,基于电力系统量化分析软件FASTEST计算该故障N j 后每次新能源脱网功率摄动后电网频率安全稳定裕度 直至 得到满足 的新能源脱网功率P jτ ,τ为新能源脱网功率摄动次数;计算故障N j 后不同新能源脱网量P jτ 情况下暂态时间[T j ,T j +T set ]内的系统暂态频率变化率 以保证系统频率安全稳定为约束,得到关联故障N j 在暂态时间[T j ,T j +T set ]内暂态频率变化率的离线控制策略: β为对应新能源脱网量P jτ 的控制量系数,T j 为关联频率稳定故障N j 的新能源发电设备暂态低穿最大持续时间;基于故障后频率响应监视窗口内的系统暂态频率变化率,从制定的离线控制策略表选择离线控制策略进行系统紧急控制。
2.根据权利要求1所述的一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制方法,其特征在于,所述获取导致电网新能源脱网的潜在故障集F,包括:基于电网机电仿真数据,以新能源满发和常规机组小开机为典型方式,仿真分析以下至少一种故障后暂态电压及频率响应特性,得到超过新能源耐频耐压能力的潜在故障集F;所述故障包括:交流N-1、N-2、直流换相失败、再启动。
3.根据权利要求2所述的一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制方法,其特征在于,还包括:根据电网频率稳定标准,从潜在故障集F中找出导致系统频率失稳的频率失稳故障集M,以及由剩余故障形成频率稳定故障集N。
4.根据权利要求3所述的一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制方法,其特征在于,还包括,针对频率失稳故障集M中频率失稳故障M i ,基于典型方式数据进行潮流调整,不断降低关联故障设备功率P i ,设每次降低其送电功率为ΔP i ,每次方式调整后基于电力系统量化分析软件FASTEST计算该设备故障后电网频率安全稳定裕度 直至 为止,χ为方式调整次数;将满足 的关联故障设备功率P iχ 记为P i-mset ,作为对应频率失稳故障M i 的安控动作启动值;以保证系统频率安全稳定为约束,计算每次方式调整后对应该关联故障设备功率P iχ 的紧急控制措施量 并计算控制系数 在不考虑新能源脱网情况下,得到频率失稳故障M i 的频率紧急控制策略:P i e =K i-mset ×(P i -P i-mset ),其中,P i e 为控制措施量,K i-mset 为所有控制系数中最大值。
5.根据权利要求1所述的一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制方法,其特征在于,所述基于故障后频率响应监视窗口内的系统暂态频率变化率,从制定的离线控制策略表选择离线控制策略进行系统紧急控制,包括:以实际暂态频率变化率绝对值最接近且超过离线控制策略表中暂态频率变化率的绝对值为原则,从离线控制策略表中选择符合所述原则的离线控制策略,发给控制对象进行紧急控制。
6.一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制装置,其特征在于,包括:数据获取模块,用于获取导致电网新能源脱网的潜在故障集F;策略制定模块,针对潜在故障集F中的每一个故障,制定适应不同暂态频率变化率的离线控制策略,形成离线控制策略表,具体实现方式如下:针对频率失稳故障集M中故障,基于典型方式下频率失稳故障M i 后全网新能源场站并网点电压U NW 轨迹特征识别与频率失稳故障M i 关联的潜在脱网的新能源,统计与潜在脱网的新能源总量P NW ;以及针对不考虑新能源脱网的频率失稳故障M i 的控制策略,计算典型方式下增加该故障后稳态恢复频率0.2Hz所需额外的控制量ΔP 0.2Hz ;按照每增加ΔP 0.2Hz 为一档对潜在脱网的新能源总量P NW 和关联故障设备功率P i 进行功率分档,对应每一档新能源脱网量设为 关联故障设备功率为 k、λ分别代表新能源脱网量和关联故障设备功率档位;对典型方式进行潮流调整,得到对应关联故障设备在功率档位λ的潮流方式 计算潮流方式 下关联故障设备在功率档位λ故障后叠加不同新能源脱网量 情况下暂态时间[T i ,T i +T set ]内的系统暂态频率变化率 得到关联该频率失稳故障M i 在设备功率为 和暂态时间[T i ,T i +T set ]内暂态频率变化率的离线控制策略 其中, 分别表示暂态时刻T i +T set 、T i 的频率值,T i 为关联频率失稳故障M i 的新能源发电设备暂态低穿最大持续时间,T set 为预设的频率响应监视窗口时长,α为对应新能源脱网量 的追加控制量系数;针对频率失稳故障集M中频率稳定故障N j ,基于典型方式下通过功率摄动法,设每次考虑新能源脱网功率为ΔP j ,基于电力系统量化分析软件FASTEST计算该故障N j 后每次新能源脱网功率摄动后电网频率安全稳定裕度 直至 得到满足 的新能源脱网功率P jτ ,τ为新能源脱网功率摄动次数;计算故障N j 后不同新能源脱网量P jτ 情况下暂态时间[T j ,T j +T set ]内的系统暂态频率变化率 以保证系统频率安全稳定为约束,得到关联故障N j 在暂态时间[T j ,T j +T set ]内暂态频率变化率的离线控制策略: β为对应新能源脱网量P jτ 的控制量系数,T j 为关联频率稳定故障N j 的新能源发电设备暂态低穿最大持续时间;以及,控制模块,用于基于故障后频率响应监视窗口内的系统暂态频率变化率,从制定的离线控制策略表选择离线控制策略进行系统紧急控制。
7.根据权利要求6所述的一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制装置,其特征在于,所述数据获取模块具体用于,基于电网机电仿真数据,以新能源满发和常规机组小开机为典型方式,仿真分析以下至少一种故障后暂态电压及频率响应特性,得到超过新能源耐频耐压能力的潜在故障集F;所述故障包括:交流N-1、N-2、直流换相失败、再启动;根据电网频率稳定标准,从潜在故障集F中找出导致系统频率失稳的频率失稳故障集M,以及由剩余故障形成频率稳定故障集N。
8.根据权利要求6所述的一种应对新能源暂态不确定性的紧急控制装置,其特征在于,所述控制模块具体用于,以实际暂态频率变化率绝对值最接近且超过离线控制策略表中暂态频率变化率的绝对值为原则,从离线控制策略表中选择符合所述原则的离线控制策略,发给控制对象进行紧急控制。



