面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法
【专利摘要】本发明涉及一种面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法，属于新能源接入电力系统的运行和控制技术领域。本方法根据当前新能源汇集区域的实时运行状态，利用潮流分析工具，对各新能源电站逐一进行脱网扫描，并针对可能诱发其他新能源电站脱网的脱网事故，进行循环的脱网后潮流仿真，直至没有新的新能源电站脱网，记录相应的脱网事故及连锁脱网路径。本发明适应目前新能源的快速波动化以及新能源汇集接入的无功电压自动控制需求，为实施新能源自动电压控制提供了脱网预警信息。本方法可集成在调度中心运行的新能源自动电压控制主站系统中，实施最适宜的无功电压控制策略，以实现不同的电网安全、优质、经济的控制需求。
【专利说明】
面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法
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，特别设及一种面向新能 源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法。
【背景技术】
[0002] 风、光等新能源的强随机性、预测困难、反调峰等特点使得电网调度和控制愈加困 难。中国风、光电等新能源发展具有集群开发、弱电网接入、长距离外送的特点。新能源汇集 区域电压支撑能力较弱，无功电压问题突出，容易诱发严重的系统安全稳定事故。近年来， 中国频繁发生的大规模新能源机组连锁脱网事故，大多是在新能源汇集区域电网薄弱、长 距离外送的典型网架中，由单个新能源电站的脱网导致其他新能源电站并网点电压不满足 安全运行而脱网，进而诱发连锁脱网事故。如何防范类似的电压诱导型连锁脱网事故发生 是目前各个新能源汇集区域所在电网面临的共同挑战之一。
[0003] 目前，运行于新能源汇集区域的自动电压控制AVC(Automatic Voltage Control) 系统协调控制电网内的无功资源，对保障电力系统的安全、优质、经济运行发挥了重要作 用。传统的AVC系统采用的电压约束由运行人员离线给出，无法保证新能源电站在其它新能 电站连锁脱网后依然能安全运行不脱网。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提出一种面向新能源汇集区域的新能 源电站连锁脱网路径辨识方法，本发明适应目前新能源的快速波动化W及新能源汇集接入 的无功电压自动控制需求，通过连续潮流仿真，在线辨识出当前新能源汇集区域中可能存 在的连锁脱网事故及脱网路径。为实施新能源AVC提供了脱网预警信息，W实现不同的电网 安全、优质、经济的控制需求。
[0005] 本发明提出的面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法，其特征 在于，该方法包括W下步骤：
[0006] (1)设置针对新能源汇集区域连锁脱网分析的数据采集周期为Tg，其中Tg由运行人 员W参数设置的方式人工输出，设所有参与连锁脱网分析的新能源电站集合为Ω 3,参与连 锁脱网分析的新能源电站个数为N，第i个参与连锁脱网分析的新能源电站标记为Ω?,，由运 行人员离线制定各新能源电站的电压上限戸。和电压下限毎；
[0007] (2)在当前时刻，启动一次数据采集，由电网数据采集与监视控制系统（SCADA)得 到所有新能源电站并网点电压Va;将电网所有开关的初始开合状态保存为向量C，该向量C 的各元素为0或1量，0表示打开，1表示闭合，并对所有N个参与连锁脱网分析的新能源电站 进行逐一扫描，用符号i来表示第i个新能源电站，符号Μ来表示新能源电站脱网的最多轮 次，Ν、Μ均为正整数，用向量J来保存各新能源电站的脱网路径深度，设1 = 1，Μ=0;
[000引（3)从向量C中读取各电网开关的开合状态，并针对第i个新能源电站，打开所有与 其相连的线路开关，启动一次潮流分析，得到新能源电站的并网点潮流电压幅值V。/，并对 剩余N-i个参与连锁脱网分析的新能源电站进行逐一扫描，记录连锁脱网轮次为m，m = 0，1， 2,... ,m,... ,Μ，并令m = 0;
[0009] (4)令m=m+l，设j = i+l，定义在第m轮次新脱网电站个数为k，k = 0，l，2,…，k，···， N，并令k = 0;
[0010] (5)对j的值进行判定;若j>N，则进行步骤(6)，反之则进行步骤(5.1);
[0011] (5.1)若第j个新能源电站已经脱网，则进行步骤(5.4)，反之则进行步骤(5.2);
[001^ (5.2)若第j个新能源电站没有脱网，对第j个新能源电站的电压K/'进行判定:若 ，表明当前第j个新能源电站电压正常，不会发生脱网事故，则进行步骤 (5.4);反之，若已> 或者皆 > 巧，则进行步骤(5.則；
[oou] (5.3)当前第j个新能源电压过高或者过低而脱网，即：己>吟'或者C'>Fi，则打 开与第j个新能源电站相连的所有线路开关，令k = k+l，并将j纳入第i个新能源电站在第m 轮脱网仿真中发生脱网的新能源电站集合Qf ;
[0014] (5.4)令j = j+1，重新返回步骤(5);
[0015] (6)对新脱网的新能源电站个数k的值进行判定：
[0016] (6.1)若k = 0,则说明在第m轮次，没有新的新能源电站脱网，停止仿真，进行步骤 (7);
[0017] (6.2)若k>0,则说明在第m轮次，新增加了k个新能源电站脱网，启动一次新的潮 流仿真，并更新各新能源电站并网点电压v。/，记录集合Qf，重新返回步骤(4);
[0018] (7)记录第i个新能源电站将发生连锁脱网的轮次J(i)=m，若m《l，则表示第i个 新能源电站脱网不会诱发其他新能源电站脱网，若m〉M，则令M=m;i = i+l，若i>N，则说明 所有新能源电站脱网已经扫描完毕，进行步骤(8);反之，则表明新能源电站尚未扫描完毕， 重新返回步骤(4);
[0019] (8)保存各新能源电站的脱网路径深度J;形成连续脱网路径，用矩阵R来描述，R为 NXW，N表示参与连锁脱网分析的新能源电站数量，W表示所有新能源电站的最大脱网路径 深度；表示第i个新能源电站在第m轮脱网仿真中发生脱网的新能源电站集 合；
[0020] (9)等待下一次的数据周期，返回步骤(1)。
[0021] 本发明提出的面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法，其优点 是：
[0022] 结合当前新能源汇集区域的实时运行状态，利用潮流分析工具，对各新能源电站 逐一进行脱网扫描，并针对可能诱发其他新能源电站脱网的脱网事故，进行循环的脱网后 潮流仿真，直至没有新的新能源电站脱网，记录相应的脱网事故及连锁脱网路径。本发明适 应目前新能源的快速波动化W及新能源汇集接入的无功电压自动控制需求，为实施新能源 AVC提供了脱网预警信息。本方法可集成在调度中屯、运行的新能源自动电压控制主站系统 中，使该系统能够实时根据新能源电站运行状态和电网运行状态，实施最适宜的无功电压 控制策略，W实现不同的电网安全、优质、经济的控制需求。
【具体实施方式】
[0023] 本发明提出的面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法，下面结 合【具体实施方式】进一步说明如下。
[0024] 本发明提出的面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法，其中设 及的数据采集与监视控制系统（SupervisoiT Control And Data Acquisition,SCADA)W 计算机和网络通信为基础，对电力系统实时运行状态进行监视和控制。
[0025] 本发明中设及的自动电压控制(AVC)主站是电力系统无功电压调整和控制的一种 功能或者装置，是电网调度自动化的主要内容之一，AVC主站利用位于控制中屯、的监控计算 机、通讯通道、和位于厂站端的自动化控制装置等组成的闭环控制系统，通过控制传统水/ 火电厂、变电站、新能源场等厂站的无功出力，保证电网的安全、优质、经济运行。
[0026] 本发明中设及的潮流分析是电力学名词，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数 和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是 根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运 行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平 衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，W及 各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
[0027] 本发明提出的面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法实施例， 包括W下步骤：
[002引（1)设置针对新能源汇集区域连锁脱网分析的数据采集周期为Tg，其中Tg由运行人 员W参数设置的方式人工输出，典型情况下，Tg = 5分钟，设所有参与连锁脱网分析的新能 源电站集合为Ω 3,参与连锁脱网分析的新能源电站个数为N，第i个参与连锁脱网分析的新 能源电站标记为巧，由运行人员离线制定各新能源电站的电压上限F。和电压下限拉，民 和毎(王彬：确认修改）：若新能源电站为风电场，则氏的典型取值为1.1，毎的典型取值为 0.9，若新能源电站为光伏电站，则朽的典型取值为1.25，屯的典型取值为0.75，若新能源电 站为风电场/光伏电站之外的其它类型（比如光热电站等），则戸。的典型取值为1.2,毎的典 型取值为0.8;
[0029] (2)在当前时刻，启动一次数据采集，由电网数据采集与监视控制系统（SCADA)得 到所有新能源电站并网点电压Va;将电网所有开关的初始开合状态保存为向量C，该向量C 的各元素为0或1量，0表示打开，1表示闭合，并对所有N个参与连锁脱网分析的新能源电站 进行逐一扫描，用符号i来表示第i个新能源电站，符号Μ来表示新能源电站脱网的最多轮 次，Ν、Μ均为正整数，用向量J来保存各新能源电站的脱网路径深度，设i = l，M=0;
[0030] (3)从向量C中读取各电网开关的开合状态，并针对第i个新能源电站，打开所有与 其相连的线路开关，启动一次潮流分析，得到新能源电站的并网点潮流电压幅值v。/，并对 剩余N-i个参与连锁脱网分析的新能源电站进行逐一扫描，记录连锁脱网轮次为m，m = 0，1， 2,... ,m,... ,Μ，并令m = 0;
[0031 ] (4)令m=m+l，设j = i+l，定义在第m轮次新脱网电站个数为k，k = 0,1,2,…，k,···, N，并令k = 0;
[0032] (5)对j的值进行判定;若j>N，则进行步骤(6)，反之则进行步骤(5.1);
[0033] (5.1)若第j个新能源电站已经脱网，则进行步骤(5.4)，反之则进行步骤(5.2);
[0034] (5.2)若第j个新能源电站没有脱网，对第j个新能源电站的电压巧'进行判定:若 挡 <巧'<巧，表明当前第j个新能源电站电压正常，不会发生脱网事故，则进行步骤 (5.4);反之，若芭 >吟'或者巧'>巧，则进行步骤(5.3);
[0035] (5.3)当前第j个新能源电压过高或者过低而脱网，即：巴> 或者K/' >巧，则打 开与第j个新能源电站相连的所有线路开关，令k = k+l，并将j纳入第i个新能源电站在第m 轮脱网仿真中发生脱网的新能源电站集合Qf;
[0036] (5.4)令j = j+1，重新返回步骤(5);
[0037] (6)对新脱网的新能源电站个数k的值进行判定：
[0038] (6.1)若k = 0,则说明在第m轮次，没有新的新能源电站脱网，停止仿真，进行步骤 (7);
[0039] (6.2)若k>0,则说明在第m轮次，新增加了k个新能源电站脱网，启动一次新的潮 流仿真，并更新各新能源电站并网点电压v。/，记录集合Qf，重新返回步骤(4);
[0040] (7)记录第i个新能源电站将发生连锁脱网的轮次J(i)=m，若m《l，则表示第i个 新能源电站脱网不会诱发其他新能源电站脱网，若m>M，则令M=m;i = i+l，若i>N，则说明 所有新能源电站脱网已经扫描完毕，进行步骤(8);反之，则表明新能源电站尚未扫描完毕， 重新返回步骤(4);
[0041] (8)保存各新能源电站的脱网路径深度J;形成连续脱网路径，用矩阵R来描述，R为 NXW，N表示参与连锁脱网分析的新能源电站数量，W表示所有新能源电站的最大脱网路径 深度；R(/，m)=(2:,'"'康示第i个新能源电站在第m轮脱网仿真中发生脱网的新能源电站集合；
[0042] (9)等待下一次的数据周期，返回步骤(1)。
【主权项】
1. 一种面向新能源汇集区域的新能源电站连锁脱网路径辨识方法，其特征在于，该方 法包括以下步骤： (1) 设置针对新能源汇集区域连锁脱网分析的数据采集周期为!^，其中Tg由运行人员以 参数设置的方式人工输出，设所有参与连锁脱网分析的新能源电站集合为Ω a，参与连锁脱 网分析的新能源电站个数为N，第i个参与连锁脱网分析的新能源电站标记为,由运行人 员离线制定各新能源电站的电压上限和电压下限&; (2) 在当前时刻，启动一次数据采集，由电网数据采集与监视控制系统（SCADA)得到所 有新能源电站并网点电压Va;将电网所有开关的初始开合状态保存为向量C，该向量C的各 元素为〇或1量，〇表示打开，1表示闭合，并对所有N个参与连锁脱网分析的新能源电站进行 逐一扫描，用符号i来表示第i个新能源电站，符号Μ来表示新能源电站脱网的最多轮次，N、M 均为正整数，用向量J来保存各新能源电站的脱网路径深度，设i = l，M=0; (3) 从向量C中读取各电网开关的开合状态，并针对第i个新能源电站，打开所有与其相 连的线路开关，启动一次潮流分析，得到新能源电站的并网点潮流电压幅值V/，并对剩余 N-i个参与连锁脱网分析的新能源电站进行逐一扫描，记录连锁脱网轮次为m，m = 0，l， 2，…，m，…，M，并令m = 0; (4) 令m=m+l，设j = i+1，定义在第m轮次新脱网电站个数为k，k = 0，1，2,…，k，-_，N，并 令 k = 0; (5) 对j的值进行判定;若j>N，则进行步骤(6)，反之则进行步骤(5.1); (5.1) 若第j个新能源电站已经脱网，则进行步骤(5.4)，反之则进行步骤(5.2); (5.2) 若第j个新能源电站没有脱网，对第j个新能源电站的电压if进行判定：若 ，表明当前第j个新能源电站电压正常，不会发生脱网事故，则进行步骤 (5.4);反之，若g ^或者R，则进行步骤(5.3); (5.3) 当前第j个新能源电压过高或者过低而脱网，即：匕丨 > 厂，或者，则打开与 第j个新能源电站相连的所有线路开关，令k = k+1，并将j纳入第i个新能源电站在第m轮脱 网仿真中发生脱网的新能源电站集合; (5 · 4)令j = j+1，重新返回步骤(5); (6) 对新脱网的新能源电站个数k的值进行判定： (6.1) 若k = 0,则说明在第m轮次，没有新的新能源电站脱网，停止仿真，进行步骤(7); (6.2) 若k>0,则说明在第m轮次，新增加了 k个新能源电站脱网，启动一次新的潮流仿 真，并更新各新能源电站并网点电压V/，记录集合Ω，，重新返回步骤(4); (7) 记录第i个新能源电站将发生连锁脱网的轮次J( i) =m，若1，则表示第i个新能 源电站脱网不会诱发其他新能源电站脱网，若m>M，则令M=m; i = i+1，若i>N，则说明所有新 能源电站脱网已经扫描完毕，进行步骤(8);反之，则表明新能源电站尚未扫描完毕，重新返 回步骤(4); (8) 保存各新能源电站的脱网路径深度J;形成连续脱网路径，用矩阵R来描述，R为NX W，N表示参与连锁脱网分析的新能源电站数量，W表示所有新能源电站的最大脱网路径深 度；R(/,_m)=if .表示第i个新能源电站在第m轮脱网仿真中发生脱网的新能源电站集合； (9)等待下一次的数据周期，返回步骤(1)。
【文档编号】H02J3/38GK106058919SQ201610390371
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】王彬, 孙宏斌, 郭庆来, 张伯明, 吴文传, 汤磊, 张明晔
【申请人】清华大学