CN104184169A - 一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法，属于电力系统运行控制技术领域，主要包括：基于改进支路暂态能量函数的计及风电并网风火协调的暂态切机模型和基于PSASP软件计算风电和火电切机比例的计算流程。本发明所述计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法，可以对风火打捆外送系统不同方式下的严重故障进行暂态稳定计算，选择最优的火电机组和风电机组切机比例，在保证系统恢复稳定的前提下，改善系统恢复过程的特性，提高系统运行的安全性和稳定性，为风火打捆外送系统的暂态稳控切机措施提供了控制依据，为实际电网调度运行提供了便利，具有现实意义。

Description

一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法

技术领域

本发明属于电力系统运行控制技术领域，更准确地说本发明涉及一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法。

背景技术

吉林省风能资源丰富、品质较好，主要分布于吉林西部的白城、松原、四平地区和东部的延边地区，是我国八个国家级千万千瓦级风电基地之一。松原、白城地区有着非常丰富的风能资源，该地区受西伯利亚寒潮影响和蒙古高压气流控制，风能储量丰富，盛行风向稳定，且风的品质较好，没有破坏性风速，为风电场建设提供了丰富的一次资源。松原地区电网与长春地区电网间通过500千伏合松1、2号线、220千伏松德线、松前线、扶广线构成电磁环网。松白地区电网的主要问题是松白电网网架薄弱，难以满足大量风电、火电送出需求，在风电发电较大时，存在严重的暂态稳定、电压稳定及过载问题，需采取稳控切机措施。近年来吉林电网风电接入容量将继续增加，松白地区暂态稳定问题将更加突出。

从已发表的研究文献来看，目前国际上尚未有一种以切机后母线电压波动最大值与系统恢复后稳定电压的差值最小为目标函数，以暂态稳定、切机控制、潮流限制、电压限制等为约束条件的计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法，以实现在保证系统恢复稳定的前提下，改善系统恢复过程的特性，提高系统运行的安全性和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法，其特征在于包括如下步骤：

1.建立计及风电并网风火协调的暂态切机模型

以暂态稳定、切机控制、潮流限制、电压限制等为约束条件

1)暂态稳定约束:ΔV≤ΔV_max

2)切机控制约束:P_h+P_f＝P_z

3)静态安全约束: $\begin{array}{c}\underset{\‾}{u}\≤u\≤\stackrel{\‾}{u}\\ \left|P_b\right|\≤P_b^{\max }\end{array}$

式中，ΔV_max为系统功角稳定的最大能量限制；P_h和P_f分别表示火电切机量和风电切机量；P_z表示暂态稳定约束下所需总切机量，等于稳态时输电断面传输功率和故障清除后剩余联络线最大传输能力的差值；和分别为母线电压的下限和上限；P_b为线路潮流；为线路潮流约束；

建立以切机后母线电压波动最大值与系统恢复后稳定电压的差值最小为目标函数

$\begin{array}{cc}\underset{P_h,P_f}{\min }& \mathrm{\Δ}{U}_{\max }\end{array}$

作为计及风电并网风火协调的暂态切机模型；

2.根据计及风电并网风火协调的暂态切机模型，基于PSASP软件计算风电和火电切机比例

1)初始化计算参数：包括调整风电和火电切机时每次减小的火电切机量ΔP；暂态稳定约束下所需总切机量P_z，P_z等于稳态时输电断面传输功率和故障清除后剩余联络线最大传输能力的差值；初始化差值ΔU_e为9999；初始化暂态稳定标志Flag＝0；

2)判断区域内火电机组的切机量，制定初始切机比例：判断区域内火电机组可切除量是否大于P_z，若是，则按Δω排序切除功率P_z的火电机组；若不是，则切除所有火电机组，并切除部分风机，制定初始切机比例；

3)用电力系统分析综合程序PSASP进行暂态稳定计算：

4)判断是否发生暂态失稳并调整切机比例：判断系统是否发生暂态失稳，若失稳，则按ΔP减小火电切机量，同时按ΔP增加风电切机量，调整切机比例并进行暂态过程计算，重复步骤4，直至系统稳定；若系统稳定，则令暂态稳定标志Flag＝1并转到步骤5；

5)寻找暂态最优切机比例：包括对每种切机比例进行暂态稳定计算后，记录该切机比例下的ΔU_max，判断ΔU_max是否大于ΔU_e，若不是，则令ΔU_e＝ΔU_max，并记录当前切机比例为最优切机比例，然后按ΔP增加风电切机量，调整切机比例并进行暂态过程计算，重复步骤5，直至ΔU_max大于ΔU_e；若是，则输出最优切机比例。

本发明达到的有益效果如下：

本发明提出了一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法，以切机后母线电压波动最大值与系统恢复后稳定电压的差值最小为目标函数，可以对风火打捆外送系统不同方式下的严重故障进行暂态稳定计算，选择最优的火电机组和风电机组切机比例，在保证系统恢复稳定的前提下，改善系统恢复过程的特性，提高系统运行的安全性和稳定性，为风火打捆外送系统的暂态稳控切机措施提供了控制依据，有利于新能源并网的发展，为实际电网调度运行提供了便利，具有现实意义。

附图说明

图1是本发明中基于PSASP软件计算风电和火电切机比例的计算流程图。

图2是某区域风电和火电打捆外送系统接线图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

如图2所示为某区域风电和火电打捆外送系统接线图，BC电厂和BCR电厂为火电厂，发电功率为910MW，XY、YM、TF、SL、DB、TB、ZJ、ML、HYP、LS、XAL、LF、TZ、HT均为风电厂，发电功率为1492.1MW，这些火电厂和风电厂均通过220kV变电站TN、QJ、ZJB、DA、QA并网，然后升压至500kV分别接入500kV TS变和500kV SY变。该风电和火电打捆外送系统输出功率主要通过TS变和SY变之间的双回500kV线路送入SY变，再通过SY变和主网之间连接的双回500kV线路送入主网。

故障前TS变向SY变送出有功功率为1691.8MW。假设1s时在连接TS变与SY变的一回线之间发生三相短路故障。在1.1s时，连接TS变与SY变的两回线都跳闸，此时需采取暂态切机措施以保证系统稳定。

1.建立计及风电并网风火协调的暂态切机模型

以暂态稳定、切机控制、潮流限制、电压限制等为约束条件

1)暂态稳定约束:ΔV≤ΔV_max

2)切机控制约束:P_h+P_f＝P_z

3)静态安全约束: $\begin{array}{c}\underset{\‾}{u}\≤u\≤\stackrel{\‾}{u}\\ \left|P_b\right|\≤P_b^{\max }\end{array}$

式中，ΔV_max为系统功角稳定的最大能量限制；P_h和P_f分别表示火电切机量和风电切机量；P_z表示暂态稳定约束下所需总切机量，等于1378.5MW；和分别为该区域系统各母线电压的下限和上限；P_b为该区域系统各条线路潮流；为该区域系统各条线路潮流约束；

建立以切机后TS变500kV母线电压波动最大值与系统恢复后稳定电压的差值最小为目标函数

$\begin{array}{cc}\underset{P_h,P_f}{\min }& \mathrm{\Δ}{U}_{\max }\end{array}$

作为计及风电并网风火协调的暂态切机模型；

2.根据计及风电并网风火协调的暂态切机模型，基于PSASP软件计算风电和火电切机比例

1)初始化计算参数：包括调整风电和火电切机时每次减小的火电切机量ΔP＝5MW，相当于步长；暂态稳定约束下所需总切机量P_z＝1378.5MW；初始化差值ΔU_e为9999；初始化暂态稳定标志Flag＝0。

2)判断区域内火电机组的切机量，制定初始切机比例：判断区域内火电机组可切除量小于P_z，因此初始切机比例为，切除BC电厂和BCR电厂所有火电机组，共910MW，并切除部分风机，共468.5MW。

3)用电力系统分析综合程序PSASP进行暂态稳定计算：

4)判断是否发生暂态失稳并调整切机比例：判断系统是否发生暂态失稳。若失稳，则按ΔP减小火电切机量，同时按ΔP增加风电切机量，调整切机比例并进行暂态过程计算，重复步骤4，直至系统稳定；若系统稳定，则令暂态稳定标志Flag＝1并转到步骤5。

5)寻找暂态最优切机比例：包括对每种切机比例进行暂态稳定计算后，记录该切机比例下的ΔU_max，判断ΔU_max是否大于ΔU_e。若不是，则令ΔU_e＝ΔU_max，并记录当前切机比例为最优切机比例，然后按ΔP增加风电切机量，调整切机比例并进行暂态过程计算，重复步骤5，直至ΔU_max大于ΔU_e；若是，则输出最优切机比例。

经过计算得出的最优切机比例为火电机组切除685MW，风电机组切除693.5MW

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法，其特征在于包括如下步骤： 

1.建立计及风电并网风火协调的暂态切机模型 

以暂态稳定、切机控制、潮流限制、电压限制等为约束条件 

1)暂态稳定约束:ΔV≤ΔV_max

2)切机控制约束:P_h+P_f＝P_z

3)静态安全约束:

式中，ΔV_max为系统功角稳定的最大能量限制；P_h和P_f分别表示火电切机量和风电切机量；P_z表示暂态稳定约束下所需总切机量，等于稳态时输电断面传输功率和故障清除后剩余联络线最大传输能力的差值；和分别为母线电压的下限和上限；P_b为线路潮流；为线路潮流约束； 

建立以切机后母线电压波动最大值与系统恢复后稳定电压的差值最小为目标函数 

作为计及风电并网风火协调的暂态切机模型。 

2.根据计及风电并网风火协调的暂态切机模型，基于PSASP软件计算风电和火电切机比例 

1)初始化计算参数：包括调整风电和火电切机时每次减小的火电切机量ΔP；暂态稳定约束下所需总切机量P_z，P_z等于稳态时输电断面传输功率和故障清除后剩余联络线最大传输能力的差值；初始化差值ΔU_e为9999；初始化暂态稳定标志Flag＝0； 

2)判断区域内火电机组的切机量，制定初始切机比例：判断区域内火电机组可切除量是否大于P_z，若是，则按Δω排序切除功率P_z的火电机组；若不是，则切除所有火电机组，并切除部分风机，制定初始切机比例； 

3)用电力系统分析综合程序PSASP进行暂态稳定计算： 

4)判断是否发生暂态失稳并调整切机比例：判断系统是否发生暂态失稳，若失稳，则按ΔP减小火电切机量，同时按ΔP增加风电切机量，调整切机比例并进行暂态过程计算，重复步骤4，直至系统稳定；若系统稳定，则令暂态稳定标志Flag＝1并转到步骤5； 

5)寻找暂态最优切机比例：包括对每种切机比例进行暂态稳定计算后，记录该切机比例下的ΔU_max，判断ΔU_max是否大于ΔU_e，若不是，则令ΔU_e＝ΔU_max，并记录当前切机比例为最优切机比例，然后按ΔP增加风电切机量，调整切机比例并进行暂态过程计算，重复步骤5，直至ΔU_max大于ΔU_e；若是，则输出最优切机比例。