基于集中式风电场的确定电力系统薄弱节点或支路的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于集中式风电场的确定电力系统薄弱节点或支路的方法，首先利用灵敏度计算确定在系统N-1静态安全约束下的限制风电场功率波动的最薄弱节点或支路，然后利用扩展潮流计算出精确的风电场功率最大允许波动系数。本发明对于实时评估含集中式风电场对电力系统安全性的影响，分析电力系统的抗风险能力具有一定的参考意义，同时其计算结果可以提供给调度计划，对于提高实时调度的安全性和鲁棒性具有重要参考价值。
【专利说明】基于集中式风电场的确定电力系统薄弱节点或支路的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于集中式风电场的确定电力系统薄弱节点或支路的方法。
【背景技术】
[0002]根据中国《新能源产业振兴规划》草案，2020年中国风电总装机容量将达1.5亿千瓦，是2007年《可再生能源中长期发展规划》目标的5倍，并将在甘肃、新疆、河北、吉林、内蒙古、江苏六个省区打造7个千万千瓦级风电基地。甘肃酒泉千万千瓦级风电基地建设规划总装机容量为3565万千瓦；新疆哈密规划2000万千瓦；内蒙古规划建设5000万千瓦，其中蒙西2000万千瓦，蒙东3000万千瓦；河北规划在沿海和北部地区共建设1000万千瓦；江苏规划建设1000万千瓦，其中近海700万千瓦；吉林西部地区，主要在松源和白城等市，2020年规划达到2300万千瓦。在中国，与新能源装机容量快速增长不相匹配的是风电发电量占全部发电量的比例，其中重要的原因是基于安全性的考虑，因为风能具有随机性，使其给电力系统带来的不确定因素也随之迅速增加。静态安全分析是电力系统安全分析的重要组成部分，为保证系统的安全运行，系统必须进行实时在线监视确保满足N-1静态安全原贝U。在考虑风力发电的波动性的情况下，如何有效得计算电力系统在满足N-1原则下允许的风电场功率最大允许波动系数大小，从而确定电网的薄弱节点/支路，是电网安全的重要课题。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提出基于集中式风电场的确定电力系统薄弱节点或支路的方法，确定了含集中式风电场的电力系统的关键故障和薄弱环节，同时计算风电场最大允许波动系数，从而实时评估风电场对电力系统安全性的影响，同时其计算结果可以提供给调度计划环节，对于提高实时调度的安全性和鲁棒性具有重要参考价值。
[0004]本发明提供的基于集中式风电场的确定电力系统薄弱节点或支路的方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤:
[0005](I)采用功率灵敏度和电压灵敏度，初步确定风电场功率波动影响的薄弱节点或支路，并对薄弱节点或支路从小到大排序；
[0006](2)根据排序顺序，利用交流潮流计算电网能够承受风电场波动系数大小；
[0007](3)将所述风电场功率最大允许波动系数带入电网，进行N-1静态安全计算，若满足静态安全，则进入步骤(4)，否则返回步骤(2)选择未计算的薄弱节点或支路，再进行交流潮流计算；
[0008](4)确定电力系统薄弱节点或支路；
[0009](5)将结果发送至电力系统主站，通过屏幕显示给工作人员。
[0010]其中，步骤(I)包括如下步骤:
[0011]采用定功率因数方式，有如下关系式:[0012]Qw= n Pw ；
[0013]式中，Pw为风电场的预测有功功率；QW为风电场的预测无功功率；n为功率因数；
[0014]当风电场的实际有功功率与风电场预测有功功率发生偏差ΛΡ时，设风电场功率波动系数为ε，则:
[0015]ε = Δ P/Pw ；
[0016]全网功率向量W为:
【权利要求】
1.基于集中式风电场的确定电力系统薄弱节点或支路的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)采用功率灵敏度和电压灵敏度，初步确定风电场功率波动影响的薄弱节点或支路，并对薄弱节点或支路从小到大排序； (2)根据排序顺序，利用交流潮流计算电网能够承受风电场波动系数大小； (3)将所述风电场功率最大允许波动系数带入电网，进行N-1静态安全计算，若满足静态安全，则进入步骤(4)，否则返回步骤(2)选择未计算的薄弱节点或支路，再进行交流潮流计算； (4)确定电力系统薄弱节点或支路； (5)将结果发送至电力系统主站，通过屏幕显示给工作人员。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)包括如下步骤: 采用定功率因数方式，有如下关系式:
Qw = rIPw ； 式中，Pw为风电场的预测有功功率；QW为风电场的预测无功功率；n为功率因数； 当风电场的实际有功功率与风电场预测有功功率发生偏差△ P时，设风电场功率波动系数为ε，则:ε = ΔΡ/Ρψ； 全网功率向量W为:
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算支路j断线引起的支路i有功功率变化量Pu的表达式如下:Pi,j=Dr-jPj 式中，为支路j的有功功率； Dh为支路开断转移因子，其表达式如下:
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算风电场有功功率对支路i有功功率的贡献度A。表达式如下:
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,计算支路j断线引起的节点k电压幅值变化量Vlu的表达式如下:
vk’j = Rk-J-Qj ； 式中，Qj为支路j的无功功率； Rk-J为支路开断转移因子，其表达式如下:
Rk-j = AkMj ； 式中，X2k为增广无功矩阵的逆矩阵的第k行，其计算方法如下: 设B2是由节点导纳矩阵的虚部组成的无功矩阵，当支路j开断后，需要把j周围不能维持电压的PV节点增广到B2中；X2是B2矩阵的逆矩阵，X2k表示矩阵X2的第k行。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算风电场无功功率对节点k电压幅值的贡献度Alu的表达式如下:
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)利用交流潮流计算电网能够承受风电场波动系数大小的步骤如下: 1)选择排序数列中未计算的最小的ε； 2)若选择的ε为功率限制约束εp，u，则将支路j开断，在交流潮流变量中增加ε，在潮流方程中增加一行:
Pi = F*i, Iim ; 式中，Pi为支路i的有功功率； 则迭代的雅克比矩阵变为:
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)确定电力系统薄弱节点或支路是指满足静态安全计算后的风电场功率最大允许波动系数，其对应的支路i或节点k即为电力系统的薄弱节点或支路。
【文档编号】H02J3/24GK103441516SQ201310317361
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】蔡帜, 戴赛, 张传成, 闫翠会, 董炜, 门德月 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院