一种风电功率爬坡事件预测方法
【技术领域】
[0001] 发明涉及一种风电功率爬坡事件预测方法，属于电力系统运行和控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着风电技术的不断发展，双馈异步风机不仅能够提高风能转化的效率，而且双 馈异步风机易于采用控制策略对其实施控制，逐渐成为风电场中的主流风力发电机。另外 现有技术中的状态估计模型仅仅考虑了风机的滑差，并未研宄系统的频率变化。随着大规 模风电接入电网，风电出力的波动性会对电网频率产生显著影响。因此，本发明中的研宄模 型采用考虑频率偏差的双馈异步风机模型。
[0003] 爬坡事件是一种短时间尺度下功率的大幅波动，这种功率波动将会使电力系统在 短时间内失去大量电源，原有发电负荷平衡被打破，给电力系统带来较大的冲击。极端气象 条件往往会导致爬坡事件的发生，此时系统发生并发性故障的可能性大幅增加，若爬坡事 件和并发性故障同时发生将会给电力系统带来很大的风险，也给电力系统的安全稳定运行 带来很大的压力。
[0004] 爬坡事件的定义需要3个必备的关键要素，即爬坡方向、爬坡持续时间和爬坡幅 度。通常，爬坡事件有大爬坡幅度和小爬坡持续时间的特点，爬坡幅度越大，爬坡持续时间 越小，爬坡事件越严重。根据爬坡方向的不同，爬坡事件分为两个基本类型：上升爬坡事件 和下降爬坡事件。其中，上升爬坡事件具有风电功率激增的特征，强烈的低压大气系统、低 空急流、雷阵雨、阵风或类似的大气现象均会导致上升爬坡事件；当风电功率出现骤降，或 者当具有较高风速的阵风使得风力涡轮机达到风速切出极限（一般为22~25m/s，为保护 风力涡轮机免受损毁，风力涡轮机将被关停）时，均会导致下降爬坡事件的发生。
[0005] 因为传统关于爬坡事件的定义存在面向单个点的局限性，所以本文创造性地提出 一种面向整个电力系统的爬坡事件预测方法，该方法摆脱了对传统爬坡事件定义的依赖， 通过直接面向整个电力系统来预测爬坡事件的发生情况，解决了上述的问题，具有工程应 用价值。
【发明内容】
[0006] 发明目的：本发明提供一种风电功率爬坡事件预测方法，建立了面向整个电力系 统的爬坡事件预测方法，摆脱了对传统爬坡事件定义的依赖。
[0007] 技术方案：本发明提出一种风电功率爬坡事件预测方法，首先获得电力系统的网 络参数和量测量，还包括以下步骤：
[0008] 利用所获得的网络参数进行状态估计程序初始化；
[0009] 计算风电功率的预测值；
[0010] 建立计及频率偏差的含双馈风机的状态估计模型：
[0011] min J (x) = [z-h (x) ]Tff [z-h (x)]
[0012] 其中，J是目标函数；T表示矩阵的转置;W为对角权重矩阵；X为状态量，包括电压 相角θ、电压幅值V和系统频率偏移量Δ f ;z为量测量，维数m ;h为m维非线性量测函数；
[0013] 双馈异步风机考虑系统频率偏差Δ f后建立新的雅克比矩阵H :
[0014]
【主权项】
1. 一种风电功率爬坡事件预测方法，首先获得电力系统的网络参数和量测量，其特征 在于：还包括以下步骤： 利用所获得的网络参数进行状态估计程序初始化； 计算风电功率的预测值； 建立计及频率偏差的含双馈风机的状态估计模型： min J(x) = [z-h (x) ] Tff [z-h (x)] 其中，J是目标函数；T表示矩阵的转置;W为对角权重矩阵；x为状态量，包括电压相角 Θ、电压幅值V和系统频率偏移量Λ f ;z为量测量，维数m ;h为m维非线性量测函数； 双馈异步风机考虑系统频率偏差后建立新的雅克比矩阵H :
其中，P和Q分别表示普通发电机对应的有功和无功；Pk和Qk分别为双馈风机的接入 节点k对应的有功和无功；其中和的维数与系统中风电场节点的数目相同； dAf dAf 计算出3个指标：PRESSF、APRESSF、MPREFF，其中PRESSF为爬坡事件发生后的稳定频 率，APRESSF为近似爬坡事件发生后的稳定频率，MPREFF为最大爬坡事件发生后的波动频 率； 根据电力系统规定的频率偏差标准范围对生成的PRESSF、APRESSF和MPREFF指标进行 判断，预测风电功率爬坡事件是否发生。
2. 如权利要求1所述的风电功率爬坡事件预测方法，其特征在于：所述状态估计程序 初始化包括：设置迭代精度λ、最大迭代次数以及双馈异步风机频率偏差初值，形成节点 导纳矩阵。
3. 如权利要求1或2所述的风电功率爬坡事件预测方法，其特征在于：所述获得电力 系统的网络参数包括：母线编号、名称、补偿电容，输电线路的支路号、首端节点、末端节点 编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗，风电场的空气密度、风 速，风机机型参数和系统初始频率。
4. 如权利要求1或2所述的风电功率爬坡事件预测方法，其特征在于：所述获得电力 系统的量测量ζ包括：节点电压幅值、节点注入有功功率和无功功率，普通线路支路和变压 器支路的有功功率和无功功率。
【专利摘要】本发明公布了一种风电功率爬坡事件预测方法，其将频率偏差作为新的状态量引入到状态估计过程中，建立了考虑频率偏差的状态估计模型。然后依据相应的指标对计算出的频率偏差进行判断，预测是否发生了风电功率爬坡事件。本发明提出的是一种面向整个电力系统的爬坡事件预测方法，避免对爬坡事件定义的依赖，具有工程应用价值。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06
【公开号】CN104732290
【申请号】CN201510130933
【发明人】卫志农, 李春, 孙国强, 孙永辉, 楚云飞, 厉超
【申请人】河海大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月24日