一种考虑源流路径的含风电电网电压主导节点识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电网电压主导节点识别方法，具体涉及一种考虑源流路径的含风 电电网电压主导节点识别方法。
【背景技术】
[0002] 大规模风电并网给电力系统的稳定运行带来新的挑战。特别是受风力发电机组电 网适应性不足、风电场设备存在缺陷、技术标准缺失、风电场管理水平较低等因素影响，风 电场的单一设备故障极易演化为导致大规模风电脱网的连锁故障事故。通过对大规模风电 机组连锁脱网事故的机理的分析，确定在重载运行工况下实际电网较差的电压稳定性是风 电机组频繁脱网的内在原因之一，不合理的无功补偿及控制将会加速故障演化过程。由此 可见，无功电压问题是大规模风电脱网事故发生和演化的重要因素，逐渐成为风电领域最 为关注的技术问题之一。
[0003] 关于风电场的无功配置及其控制问题已有学者开展了研究工作。由于风电采用集 群开发模式，一个区域电网通常接有数十个，甚至更多数量的风电场，采用上述无功补偿配 置方式会带来以下问题：（1)无功补偿投资成本大大增加，影响运行经济性；（2)各风电场 的无功补偿及控制相对独立，缺乏必要的协调，可能对区域电网的电压稳定产生不利影响。 因此，应从区域电网的角度全局考虑风电接入电网后的无功补偿配置和电压控制问题，其 中，电压控制区划分和电压主导节点选择是需解决的关键技术问题。
[0004] 对于大型风电基地，大幅度的风电随机功率波动可能引起风电基地所在区域电网 的运行状态发生较大变化。传统的分级电压控制分区通常采用电气距离法或灵敏度方法确 定控制区和电压主导节点。电气距离法是一种静态方法，仅考虑网络的拓扑结构。灵敏度 方法只能体现节点电压与无功的关系，无法反映相应无功源至节点功率传输路径的负载情 况。因此，需要提供一种满足风电接入电网后区域电网电压控制分区和电压主导节点选择 的技术。
【发明内容】
[0005] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种考虑源流路径的含风电电网电压主 导节点识别方法，所述方法包括：
[0006] 步骤1 :对所述电网进行双向电气剖分，获取电网所有路径链的电气剖分参数；
[0007] 步骤2 :计算风电场节点的相互关联度C，依据所述相互关联度C确定电压控制 区；
[0008] 步骤3 :获取电压主导节点的评价指标fn，确定电压主导节点。
[0009] 优选的，所述步骤2中计算相互关联度C包括：
[0010] 若风电场i和风电场j没有相同的流节点n，则风电场i与风电场j关于流节点n 的相互关联度(^、"为：
[0011]Cij_n=0 ⑴
[0012] 若风电场i和风电场j具有相同的流节点n，则风电场i与风电场j关于流节点n 的相互关联度(^、"为：
【主权项】
1. 一种考虑源流路径的含风电电网电压主导节点识别方法，其特征在于，所述方法包 括： 步骤1:对所述电网进行双向电气剖分，获取电网所有路径链的电气剖分参数； 步骤2 :计算风电场节点的相互关联度C，依据所述相互关联度C确定电压控制区； 步骤3 :获取电压主导节点的评价指标fn，确定电压主导节点。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中计算相互关联度C包括： 若风电场i和风电场j没有相同的流节点n，则风电场i与风电场j关于流节点n的相 互关联度(^__"为： Cij-n= 〇 ⑴ 若风电场i和风电场j具有相同的流节点n，则风电场i与风电场j关于流节点n的相 互关联度(^__"为：
其中，所述Dn，i为风电场i与流节点n之间源流路径的电气距离； 所述Dy为风电场j与流节点n之间源流路径的电气距离。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，当风电场i与流节点n之间包括N条源流路 径，N至少为2时，所述电气距离Dn，i的计算公式为：
其中，所述Ik为风电场i与流节点n的第k条源流路径的电流； 所述At为风电场i与流节点n的第k条源流路径的电气距离； 当风电场j与流节点n之间包括M条源流路径，M至少为2时，所述电气距离Dy的计 算公式为：
其中，所述1^7风电场j与流节点n的第L条源流路径的电流； 所述At为风电场j与流节点n的第L条源流路径的电气距离。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中依据所述相互关联度C确定电 压控制区，包括： 步骤2-1 :设定计数值count= 0,遍历电网内的所有节点，将没有相同流节点n的风电 场划分为不同的电压控制区；若电压控制区的数目Npart大于电压控制区最大值Npart，_，则 直接输出电压控制区的分区结果； 步骤2-2 :在每一个电压控制区中选取流节点n，计算电压控制区内风电场i与风电场 j关于节点n的相互关联度为Cij_n: 若相互关联度c+n>S，则将风电场i与风电场j划分在一个新的电压控制区内，且 计数值count=count+1 ;所述5为相互关联度阀值； 若相互关联度c+n彡S，则风电场i与风电场j仍保留在所述电压控制区内； 步骤2-3 :完成电压控制区分区后，若电压控制区的数目Npart大于电压控制区最大值Npart，_，则直接输出电压控制区的分区结果； 步骤2-4:计算电压控制区的数目Npart与电压控制区最大值Npart，_的差值ANpart，以及电压控制区内风电场相互关联度的平均值€_ ??
其中，所述Nw为电压控制区内风电场的数目； 步骤2-5 :计算具有相同流节点n的两个电压控制区的风电场相互关联度均值偏差 获取所述均值偏差按照由小到大的顺序排列的偏差序列，将与均值偏差 最小值对应的风电场划分在一个新的电压控制区内，返回步骤2-3。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中获取电压主导节点的评价指标 fn的计算公式为：
其中，所述Qwf为电压控制区内的风电场集合； 所述a和b分别为所述风电场集合中风电场源节点； 所述\3为流节点n对风电场源节点a的电压支撑度评价指标； 所述流节点n对风电场源节点b的电压支撑度评价指标。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所述电压支撑度评价指标包括： 当电网需要配置无功补偿时，所述电压支撑度评价指标Vn，a的计算公式为：
其中，所述为流节点n与风电场源节点a的源流路径的数目； 所述为流节点n经过第k条源流路径对风电场源节点a的电压支撑度指标； 所述电压支撑度指标的计算公式为；
所述及t为电压主导节点辅助系数，
所述4为流节点n与风电场源节点a之间流经第k条源流路径的功率对风电场源节 点a的功率支撑度，所述功率支撑度的计算公式为：
其中，所述为流节点n通过第k条源流路径从风电场源节点a汲取的有功功率； 所述为风电场源节点a通过第k条源流路径供给流节点n的有功功率； 所述为流节点n与风电场源节点a之间流经第k条源流路径中第m段子支路的负 载率； 所述< 为流节点n和风电场源节点a的节点电压变化比，
所述g为流节点n与风电场源节点a之间流经第k条源流路径的无功功率； 所述^为流节点n与风电场源节点a之间流经第k条源流路径中第m段子支路的阻 抗； 所述Nsub_bMnc;h为流节点n与风电场源节点a之间流经第k条源流路径中子支路的数目； 所述队为流节点n的节点电压； 当电网已配置无功补偿时，所述电压支撑度评价指标Vn，a的计算公式为：
其中，所述\"为流节点n的无功补偿系数，
所述arm为流节点n的动态无功补偿量最大值； 所述0T为流节点n的动态无功补偿量。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中确定电压主导节点为： 将所述电压主导节点的评价指标4按照由小到大的顺序进行排序，则电压主导节点为 评价指标fn最小的流节点n。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括依据所述电压控制区和所 述评价指标fn构建电压主导节点数据库。
【专利摘要】本发明提供了一种考虑源流路径的含风电电网电压主导节点识别方法，包括步骤1：对电网进行双向电气剖分，获取电网所有路径链的电气剖分参数；步骤2：计算风电场节点的相互关联度C，依据相互关联度C确定电压控制区；步骤3：获取电压主导节点的评价指标fn，确定电压主导节点。与现有技术相比，本发明提供的一种考虑源流路径的含风电电网电压主导节点识别方法，从区域电网的角度系统地考虑无功补偿配置及控制，能够根据电网状态变化自适应选择电压主导节点。
【IPC分类】G06F19-00, H02J3-00
【公开号】CN104578057
【申请号】CN201510026800
【发明人】陈宁, 钱敏慧, 姜达军, 赵大伟, 曲立楠, 施涛, 王湘艳, 葛路明, 赵亮, 张磊, 韩华玲, 于若英, 刘艳章, 朱凌志, 丁杰, 陈梅
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月20日