一种风电场在线静态安全评估及预警方法
【专利摘要】本发明涉及一种风电场在线静态安全评估及预警方法，属于新能源接入电力系统运行和控制领域，包括采集风电场的实时量测数据，得到风电场运行的基态状态变量；在N-1运行方式下对风电场运行状态进行安全评估，得到每鼐节点在单台风电机组断开条件下的电压最大值与电压最小值；分别断开每一条风电集电线路，得到该风电场中每一个节点电压幅值，及在单条风电集电线路断开条件下的电压最大值与电压最小值，进而得到在每个节点的电压幅值超过电压最大值或低于电压最小值时；发送该节点的预警信息；并得到安全约束条件，作为风电场自动电压控制子站的约束条件决策使用。本方法在单机或者单条风电集电线路脱网的条件下，依然能保证风电场其他部分运行安全。
【专利说明】一种风电场在线静态安全评估及预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新能源接入电力系统的运行和控制【技术领域】，涉及一种风电场在线静 态安全评估及预警方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，受全球气候变暖及能源危机的影响，清洁能源的重要性日益凸显，其中风 力发电由于其巨大的开发潜力以及相对成熟的开发技术，受到世界各国的广泛关注，并迅 猛发展。目前我国对风电资源采取的是大规模集中式的开发模式，每个大规模风电开发区 域都分布着数十个风电场，而单个风电场的装机容量都达到10万千瓦以上。
[0003] 由于风力发电固有的间歇性特点，大规模风电并网给电网运行调度带来了极大的 挑战。又因为风电并网区域往往缺乏本地负荷，风力发出的电能需要经过高电压等级，长输 电线路，送至远方的负荷中心，而这些风电输送通道往往缺乏常规水火电厂进行有功、无功 的支撑，系统短路容量较小，且大量风电机组变频器设备的应用导致系统惯性较小，这些因 素的综合作用致使风电出力的变化会引发较大的电压波动。
[0004] 近段时间以来，随着我国风电并网容量越来越大，由于电压问题导致的大规模风 电机组连锁脱网事故频频发生。事后分析原因，基本都遵循着一个类似的发展过程：首先由 于系统突然出现的某个扰动（有时是一个故障），导致某台风电机组或者某条风电集电线 路由于低电压脱网，然后由于风电场初始无功电压分布不合理导致在新的风电场无功电压 运行状态下，有新的风电机组或者风电集电线路不满足电压安全要求而脱网，最终导致整 个风电场甚至整个风电汇集区域的连锁脱网。
[0005] 电压问题已成为阻碍风电正常并网运行的主要障碍之一，风电接入区域需要充分 利用本地无功资源，维持风电并网电压安全稳定，为风电机组长久稳定运行提供基础性保 障。而在各风电场内搭设自动电压控制（AVC，AutomaticVoltageControl)系统，控制场 内电压，提供区域电压支持辅助服务，被认为是现有解决风电接入区域电压问题的一个有 效方法。但是，传统的风电场自动电压控制只关注风电场的当前运行状态，不能保证给出的 控制策略在发生单机脱网或者单条风电集电线路脱网时的可行性，目前工程实际现场缺乏 针对风电场的在线静态安全评估及预警方法，导致了由于单机或者单条风电集电线路脱网 而诱发风电连锁脱网事故，降低了风电运行的安全性。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种风电场在线静态安全评 估及预警方法，用于在线监视风电场的全场无功电压分布和运行状态，并为自动电压控制 (以下简称AVC)提供满足N-I安全约束的电压限值运行范围，保障电网在正常条件是安全 的，在单机或者单条风电集电线路脱网的条件下，依然能保证风电场其他部分运行安全。本 发明适应目前风力发电快速的波动化以及风电场无功电压运行安全的控制需求。
[0007] 本发明提出的风电场在线静态安全评估及预警方法，其特征在于，包括以下步
【权利要求】
1. 一种风电场在线静态安全评估及预警方法，其特征在于，包括以下步骤： υ以Tm1W为采集间隔采集风电场的实时量测数据，实时量测数据包括：高压侧母线 电压幅值量测值、风电机组的有功功率量测值、风电机组的无功功率量测值、机端电压幅值 量测值、风电场内各开关与刀闸的运行状态量测值；利用所述各量测值数据，进行风电场状 态估计和风电场潮流计算，得到风电场运行的基态状态变量，基态状态变量包括：风电场内 所有节点电压幅值基态值、各风电集电线路上的有功功率基态值、无功功率基态值，设第i 个节点的基态电压幅值为 2) 在N-I运行方式下对风电场运行状态进行安全评估，具体包括： 2.1) 设为第j台风电机组，jeΩ8,其中Ω8为该风电场中所有风电机组集合，断开第 j台风电机组的并网开关后，利用步骤1)所得各基态值重新启动潮流计算，得到该风电场 中每一个节点在第j台风电机组脱网条件下的电压幅值，设第i个节点，ieΩη，Ωη是该 风电场中所有节点的集合，记该节点电压幅值为Vig^ ;完成对Ω8中的所有风电机组的N-I 分析后，得到第i个节点在单台风电机组断开条件下的电压最大值：C'maX = 与第 i个节点在单台风电机组断开条件下的电压最小值'^ ； 2.2) 分别断开每一条风电集电线路，设为第k条风电集电线路，keQb，其中QbS 该风电场中所有风电集电线路集合，断开第k条风电集电线路两端的开关后，利用步骤1) 所得各基态值重新启动潮流计算，得到该风电场中每一个节点在第k条风电集电线路断 开条件下的电压幅值，设第i个节点，ieΩη，记该节点电压幅值为V，k;完成对Qb* 所有风电集电线路的N-I分析后，得到第i个节点在单条风电集电线路断开条件下的电 压最大值：Cb4mx 与第i个节点在风电集电线路断开条件下的电压最小值： Kbjmn = min(Fbk)； ZceQb 3) 根据第2)步的计算结果，得到在第i个节点在N-I方式下的电压最大值Amax = max(Vt腸x，Vi8'眶）和电压最小值：V广=Hiin(VfilWfin); 4) 根据第i个节点的基态电压幅值Vi'基态电压上限g和基态电压下限g，得到风 电场中各节点满足N-I方式的N-I电压上限F)和N-I电压下限E11: N-I电压上限€的计算公式为： V1i =Vi N-I电压下限乙1的计算公式为： =L-+(K-vrn) ， 5) 当满足条件Ff<乙1或者f>它时，则发送i节点的预警信息； 6) 根据N-I电压上限R和N-I电压下限K,S得到风电场各节点电压的N-I安全约束 条件，作为风电场自动电压控制子站的约束条件决策使用，N-I安全约束条件如下所示： V^i < Vi0 + AVi < V1i 其中，AVi为风电场自动电压控制子站给出的控制前后节点电压调整量。
【文档编号】G06F19/00GK104318111SQ201410593266
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】贾宁, 陈伟, 王彬, 孙宏斌, 于云忠, 叶景芳, 蒋春涛, 郭庆来, 葛怀畅 申请人:中电国际新能源控股有限公司, 清华大学