一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法及系统与流程

本发明属于电力系统，具体涉及一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、近年来，以风电为代表的新能源发展迅猛，与传统旋转发电机不同，新能源机组多采用电力电子变流器接入电网，变流器与电网相互作用，可能引发谐振或振荡问题，造成机组跳闸乃至设备损坏，危及电网的安全稳定运行。随着新能源大规模并网以及其他大容量电力电子装置的广泛应用，尤其是在我国西部、北部地区高度集中地接入，振荡稳定性问题正越来越成为巨大的潜在风险，若不能及时系统全面地研究应对策略和解决措施，可能会给设备厂商、发电企业和电网公司造成巨大的经济损失，甚至可能造成大范围稳定性事故，危及电网的安全可靠运行，影响国家能源战略的顺利实施。

3、随着新能源的发展，新能源机组相关的多种形态振荡稳定性问题愈来愈多；比如，某风电场发生了上百次由风电机群与串补电网相互作用而引发的次同步谐振，其频率在3-10hz内变化，曾造成变压器异常振动和大量风机脱网；某地区频繁出现风电机群参与的次同步振荡，频率在20-40hz内变化。次同步振荡功率穿越35/110/220/500/750kv多级电网，甚至激发汽轮机组轴系扭振，造成300km外的某电厂机组全跳和特高压直流功率骤降的事故。

4、次同步振荡现象严重威胁了电网的设备安全、系统稳定和用电质量，制约了风光等新能源大规模接入和消纳。

5、直流输电系统的送端，高比例的风电接入易与电网、直流换流站、无功补偿设备等发生频率动态交互，造成次同步振荡风险，因此有必要提供一种对直流送端近区的次同步振荡风险进行预警和抑制的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法及系统，解决了直流输电系统的送端，高比例的风电接入易与电网、直流换流站、无功补偿设备等发生频率动态交互，造成次同步振荡风险的难题，快速准确地分析出次同步振荡风险，提升电网运行过程中对次同步振荡风险的预警与防御能力。

2、根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，采用如下技术方案：

3、一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，包括：

4、获取含风电的电力系统的运行状态；

5、识别所获取的电力系统运行状态的薄弱环节，构建所识别的薄弱环节中电力设备的阻抗模型；

6、根据所获取的电力系统的运行状态和所构建的阻抗模型，监测并预警是否发生次同步振荡事件；

7、当发生次同步振荡风险事件时，优化电力系统的一次侧参数，切除并网风电机组，抑制次同步振荡事件。

8、作为进一步的技术限定，在识别所获取的电力系统运行状态的薄弱环节的过程中，根据次同步振荡录波数据，分析并还原典型次同步振荡事件，按照时间顺序还原系统频率变化情况、设备运行状态以及继电保护装置动作情况，根据分析结果，辨识出系统运行的薄弱环节。

9、作为进一步的技术限定，引起次同步振荡的关键电力设备包括风电机组、换流站和串联补偿器。

10、作为进一步的技术限定，根据所获取的运行状态和所构建的元件阻抗模型，通过阻抗分析法预先分析判断次同步振荡发生的位置与频率特点，结合所监测到的有功功率波形和频率信息，依据所识别出来的薄弱环节所设置的振荡预警阈值，实时监测是否出现次同步振荡事件，当出现次同步振荡事件时，发出预警信号。

11、作为进一步的技术限定，在进行一次侧参数优化时，在发生次同步振荡事件之前，结合历史故障信息与事故处置方案，制定次同步振荡事件发生后逐步退出风电机组与串联补偿器的处置预案。

12、进一步的，在次同步振荡事件发生并预警时，依据所制定的事故处置方案，结合所构建的阻抗模型，离线优化风电机组与换流器控制系统参数，分轮次切除并网风机与串联补偿器。

13、进一步的，采用奈奎斯特判据对风电机组与换流器控制系统参数进行调整，实现离线优化风电机组与换流器控制系统参数。

14、根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种风电次同步振荡风险预警、抑制系统，采用如下技术方案：

15、一种风电次同步振荡风险预警、抑制系统，包括：

16、获取模块，其被配置为获取含风电的电力系统的运行状态；

17、构建模块，其被配置为识别所获取的电力系统运行状态的薄弱环节，构建所识别的薄弱环节中电力设备的阻抗模型；

18、预警模块，其被配置为根据所获取的电力系统的运行状态和所构建的阻抗模型，监测并预警是否发生次同步振荡事件；

19、抑制模块，其被配置为当发生次同步振荡风险事件时，优化电力系统的一次侧参数，切除并网风电机组，抑制次同步振荡事件。

20、根据一些实施例，本发明的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：

21、一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方案所述的风电次同步振荡风险预警、抑制方法中的步骤。

22、根据一些实施例，本发明的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：

23、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方案所述的风电次同步振荡风险预警、抑制方法中的步骤。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

25、本发明对电网次同步振荡事件进行溯源与分析，形成科学的次同步振荡事件评价体系，辨识出系统运行的薄弱环节，为次同步振荡的监测与控制系统的建设提供依据。

26、本发明依据辨识出的系统薄弱环节，构建出相应的考虑控制环节的电网元件完备阻抗模型，并基于该模型物理意义明确地揭示系统次同步振荡频率时变机理，辨识出次同步振荡事件的特性，采用基于阻抗分析法与在线监测技术的次同步振荡风险预警方法，能够快速准确地分析出次同步振荡风险，从而提升电网运行过程中对次同步振荡风险的预警与防御能力。

27、本发明针对已经检测到的次同步振荡风险事件，对一次侧参数进行优化，分轮次切除并网风机，有效防止持续次同步振荡引发火电机组轴系扭振并脱网，解决现场实际问题；另一方面，依据奈奎斯特判据对风电机组与换流器控制系统参数进行调整，优化参数，充分挖掘风机自身潜力，改善风机阻抗特性，从根本上解决次同步振荡问题，从而抑制次同步振荡问题给电网的设备安全、系统稳定和用电质量带来的巨大问题。

技术特征：

1.一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1中所述的一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，其特征在于，在识别所获取的电力系统运行状态的薄弱环节的过程中，根据次同步振荡录波数据，分析并还原典型次同步振荡事件，按照时间顺序还原系统频率变化情况、设备运行状态以及继电保护装置动作情况，根据分析结果，辨识出系统运行的薄弱环节。

3.如权利要求1中所述的一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，其特征在于，引起次同步振荡的关键电力设备包括风电机组、换流站和串联补偿器。

4.如权利要求1中所述的一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，其特征在于，根据所获取的运行状态和所构建的元件阻抗模型，通过阻抗分析法预先分析判断次同步振荡发生的位置与频率特点，结合所监测到的有功功率波形和频率信息，依据所识别出来的薄弱环节所设置的振荡预警阈值，实时监测是否出现次同步振荡事件，当出现次同步振荡事件时，发出预警信号。

5.如权利要求1中所述的一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，其特征在于，在进行一次侧参数优化时，在发生次同步振荡事件之前，结合历史故障信息与事故处置方案，制定次同步振荡事件发生后逐步退出风电机组与串联补偿器的处置预案。

6.如权利要求5中所述的一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，其特征在于，在次同步振荡事件发生并预警时，依据所制定的事故处置方案，结合所构建的阻抗模型，离线优化风电机组与换流器控制系统参数，分轮次切除并网风机与串联补偿器。

7.如权利要求6中所述的一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法，其特征在于，采用奈奎斯特判据对风电机组与换流器控制系统参数进行调整，实现离线优化风电机组与换流器控制系统参数。

8.一种风电次同步振荡风险预警、抑制系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的风电次同步振荡风险预警、抑制方法的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的风电次同步振荡风险预警、抑制方法的步骤。

技术总结
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种风电次同步振荡风险预警、抑制方法及系统，包括：获取含风电的电力系统的运行状态；识别所获取的电力系统运行状态的薄弱环节，构建所识别的薄弱环节中电力设备的阻抗模型；根据所获取的电力系统的运行状态和所构建的阻抗模型，监测并预警是否发生次同步振荡事件；当发生次同步振荡风险事件时，优化电力系统的一次侧参数，切除并网风电机组，抑制次同步振荡事件。

技术研发人员：齐英伟,郭创新,张志艳,刘志强,张明明
受保护的技术使用者：国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4