一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法

专利2025-06-19  32


本发明属于电力系统,更为具体地讲,涉及一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法。


背景技术:

1、随着电力技术的发展,新能源装机跨越式增长,局部地区出现了新能源渗透率超过50%的高占比场景,电力系统的结构和运行特性发生显著变化。

2、受新能源资源分布特性影响,如风、光发电厂站多采取新能源多馈入策略并入电网,即多新能源集中馈入,再由汇集站汇集后远距离输送。这类新能源多馈入系统灵活调节能力不足,转动惯量极低,对扰动低抗性,存在大规模脱网风险,易引发连锁反应,新能源电力系统的这一安全隐患,为电网安全稳定运行带来了全新挑战。

3、以新能源多场站短路比指标(mrscr)作为评估标准对新能源接入交流系统的强度水平进行评估,其量化值大于3.0的系统评估为强系统,对于mrscr小于3.0的系统,则需要再进行电磁与机电暂态时域仿真,进一步校核其安全稳定水平。新能源多馈入系统网架结构薄弱,多为多场站短路比较低的弱系统,因此,许多新能源电厂均需采取优化策略提升mrscr,使其达到3.0的强制要求。而当前量化体系缺乏量化评估新能源电力系统安全稳定水平的有效手段,因此,亟需针对新能源电力系统安全稳定性的不同表征形式,研究对应的量化评估策略。

4、对于新能源集中馈入,再远距离送出的多馈入新能源电力系统,通常需要安装无功补偿装置以提高支撑能力。电网发生故障后,动态无功补偿设备可能因穿越能力弱而脱网,从而引发严重稳态电压安全问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法,能够快速量化评估新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节。

2、为实现上述发明目的,本发明一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法,其特征在于,包括以下步骤:

3、(1)、新能源多馈入交流系统拓扑初始化;

4、设交流系统拓扑中有n条新能源支路通过n个并网点同时馈入交流系统,n条新能源支路经汇集站汇集后,由汇集点o集中输送至交流系统,其中,每条新能源支路对应一个并网点;

5、(2)、数据采集;

6、采集各个新能源场站输入至交流系统的有功功率pi,汇集点处汇集的总有功功率po;采集各个并网点i与汇集点o之间的阻抗xi,以及交流系统与汇集点o之间的阻抗xo;采集各个并网点i处的短路容量sac,i以及汇集点o处的短路容量sac,o;采集汇集点o处的电压uo;采集交流系统的电势采集汇集点o处单组无功补偿电容器投切容量q、标称电压un;采集各个并网点i处新能源多场站短路比mrscri;其中,i=1,2,...,n;

7、(3)、计算汇集点与各个并网点处输出的有功功率极值;

8、(3.1)、计算汇集点处输出的有功功率理论最大值

9、设置稳态电压运行可控的电压变化幅度限值α;

10、根据电压灵敏度安全约束,计算满足稳态电压运行可控范围内汇集点有功功率的极值,即:po取最大值时如下公式成立,po取的最大值即为

11、

12、(3.2)、计算各个新能源在并网点处输出的有功功率理论最大值

13、(3.2.1)、计算任意两个并网点间的阻抗之比kij;

14、

15、其中,i,j∈[1,n],且i≠j;

16、(3.2.2)、根据有功功率平衡理论,依据pj=kijpi对新能源各并网点功率进行平衡分配,使得各并网点电压变化幅度相同,分配原则如下,ui表示各个并网点i处的电压:

17、

18、(3.2.3)、根据新能源低电压穿越的稳态电压安全约束,即故障后并网点电压ui≥0.9pu;因此当取ui=0.9pu时,得到各个新能源在并网点处输出的有功功率理论最大值

19、

20、(3.3)、通过定点迭代法计算修正系数δ;

21、给定修正系数δ初值;

22、将各个并网点有功功率理论最大值乘以修正系数δ:

23、以作为各并网点处新能源场站有功功率参数进行时域仿真,通过定点迭代法不断修正δ的取值,直至仿真结果为各并网点电压幅值ui=0.9pu,然后记为此时的修正系数δ;

24、(3.4)、修正理论最大值的误差,计算汇集点与各个并网点处输出的有功功率极值;

25、(3.4.1)、计算修正值;

26、

27、(3.4.2)、求解满足如下约束条件下汇集点处输出的有功功率极值,记为po,m,各个并网点处输出的有功功率极值记为为pi,m;

28、

29、(4)、计算各个不稳定的并网点的稳态电压量化指标;

30、(4.1)、以各个并网点处输出的有功功率极值pi,m为依据,对各并网点稳态电压作越限判别,若并网点处有功功率pi超过有功送出极值pi,m,则判定并网点i存在稳态电压安全隐患,否则,判定为正常;

31、记录下所有存在稳态电压安全隐患的并网点,并存入稳态电压不稳定点集合中,假设共计有h个并网点;

32、(4.2)、在各个并网点i处添加无功装置,然后对新能源多馈入交流系统仿真,得到各个并网点添加无功装置后的新能源多场站短路比mrscr′i,i=1,2,…,h;

33、(4.3)、计算各个不稳定的并网点的电压幅值变化幅度mi;

34、

35、其中,i,j∈[1,h],且i≠j;

36、(4.4)、计算各个不稳定的并网点的加权场站短路比变化量ηi;

37、

38、其中,δsi表示采用的无功补偿装置后并网点i增加的视在功率;

39、(4.4)、对电压幅值变化幅度mi和加权场站短路比变化量si分别进行归一化处理,将电压幅值变化幅度mi归一化后的结果记为电压幅值影响因子vi,将加权场站短路比变化量si归一化后的结果记为短路比灵敏度影响因子ri;

40、(4.5)、计算各个不稳定的并网点的稳态电压量化指标mrsve;

41、

42、其中,w1为vi对应的加权权重,w2为ri对应的加权权重;

43、(5)、辨识新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节;

44、忽略mrsvei低于max(mrsvei)/5的并网点,将其余的并网点作为新能源多馈入交流系统的薄弱环节。

45、本发明的发明目的是这样实现的:

46、本发明一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法,使用故障后稳态电压安全评估指标mrsve为评价标准,识别新能源多馈入系统的薄弱环节,具体来讲,首先采集新能源多馈入系统基础数据,再基于电压灵敏度约束及功率平衡理论,结合修正因子修正误差,计算出稳态电压安全下的各并网点的有功功率极限;然后以功率极限值为依据做并网点越限判别,筛选出稳态电压不稳定的并网点;最后通过层次分析法赋权计算各个并网点的评估指标mrsve,并忽略低于阈值的并网点,将剩余的并网点作为识别的薄弱环节。

47、同时,本发明一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法还具有以下有益效果:

48、(1)、本发明量化指标mrsve不仅考虑了稳态电压幅值直接影响因素,还充分计及馈入支路间的相互影响,相较于传统以mrscr直接衡量稳态电压安全稳定性的方法,具备更高的精度,能够更好量化评估节点稳态电压安全稳定性。

49、(2)、本发明采用的薄弱环节识别方法,仅需采集新能源多馈入交流系统部分数据,再系统计算分析就能得出结论,简便快捷,操作方便且计算不复杂,在有许多节点的复杂新能源多馈入交流系统也能应用,具备工程实践价值。

50、(3)、本发明计算结果里面的并网点mrsve量化指标,对系统采取无功优化措施具有指导意义,针对性地在mrsve高的薄弱环节处采取无功补偿,能实现优化措施的经济最优化,效果最优化。


技术特征:

1.一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明公开了一种新能源多馈入交流系统的稳态电压薄弱环节识别方法,使用故障后稳态电压安全评估指标MRSVE为评价标准,识别新能源多馈入系统的薄弱环节,具体来讲,首先采集新能源多馈入系统基础数据,再基于电压灵敏度约束及功率平衡理论,结合修正因子修正误差,计算出稳态电压安全下的各并网点的有功功率极限;然后以功率极限值为依据做并网点越限判别,筛选出稳态电压不稳定的并网点;最后通过层次分析法赋权计算各个并网点的评估指标MRSVE,并忽略低于阈值的并网点,将剩余的并网点作为识别的薄弱环节。

技术研发人员:易建波,徐冉,黄琦,井实,李坚,张真源,胡维昊
受保护的技术使用者:电子科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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