CN104578116B - 一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法，该方法同时判断风电场汇集站的电源线以及与主网联络线是否发生低频振荡，当与主网联络线发生低频振荡且有电源线发生低频振荡时，若仅有单回电源线发生低频振荡则判定该电源线为振荡源，若有多回电源线发生低频振荡则计算发生振荡的电源线前N个振荡周期的功率平均振幅与本线的前N个完整振荡周期平均功率的比值Ki，若最大比值Kmax比其他发生低频振荡的电源线的比值大，且比值之差大于设定门槛Kset则判定振幅比最大的电源线为振荡源。当风电场汇集站发生低频振荡时，此种方法能可靠定位本风电场汇集站振荡源，为采取正确的控制措施平息低频振荡创造条件。

Description

一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法

技术领域

本发明涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法。

背景技术

随着我国新能源发展规划目标的实施，全国已经建成若干千万千瓦级的风电基地，大量风电通过风电场汇集站集中外送。由于我国目前大区电网之间联系相对比较薄弱，近年来国内电网曾多次发生低频振荡现象，风电场汇集站也多次发生过低频振荡现象。低频振荡频率较低，一般在0.2～2.5Hz范围内，当振荡较严重时，系统不能维持同步运行，由低频振荡造成的稳定事故在国内外均有发生，已引起有关方面的重视，需采取有效措施进行预防，并在发生低频振荡后应能立即检测发现、确定振荡源、实施紧急控制来消除振荡，防止事故扩大。

当风电场汇集站发生低频振荡时，若能准确确定发生低频振荡的振荡源，并采取恰当的控制措施，则能快速平息风电场汇集站的低频振荡。以前对低频振荡的研究大多采用离线分析的研究方法，在低频振荡发生后通过对事故录波数据分析与电网特性的分析确定振荡源大概位置及引起振荡的原因，最近有部分专利提出低频振荡在线监测的算法，可帮助运行人员及时发现系统发生低频振荡，但没有达到自动确定引起低频振荡的振荡源，并实施在线实时控制的目标。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法，当风电场汇集站发生低频振荡时，能可靠定位风电场汇集站内的振荡源，为采取正确的控制措施使低频振荡快速平息提供条件。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法，同时判断风电场汇集站的电源线以及与主网联络线是否发生低频振荡，如风电场汇集站与主网的联络线发生低频振荡且有电源线发生低频振荡，若仅有单回电源线发生低频振荡则判定该电源线为本风电场汇集站振荡源，若有多回电源线发生低频振荡则进行如下计算与判断：

①计算每条发生低频振荡的电源线前N个振荡周期的功率平均振幅：

$Pi\_zf=(\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pi\_\max j-\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pi\_\min j)\÷N$

i-第i条电源线

k-代表当前振荡周期

N-计算平均振幅使用的振荡周期个数

Pi_zf-第i条电源线前N个振荡周期的功率平均振幅

Pi_maxj-第i条电源线第j个振荡周期内的最大功率

Pi_minj-第i条电源线第j个振荡周期内的最小功率；

②计算每条发生低频振荡的电源线前N个振荡周期的平均功率：

$Pi\_pj=\[\underset{t=Ti\_\max (k-N)}{\overset{Ti\_\max k}{\∫}}Pi\left(t\right)dt\]\÷\[Ti\_\max k-Ti\_max(k-N)\]$

Pi_pj-第i条电源线前N个振荡周期的平均功率

Pi(t)-第i条电源线的实时功率

Ti_maxk-第i条电源线当前振荡周期最大功率出现的时刻

Ti_max(k-N)-第i条电源线当前振荡周期前N个振荡周期最大功率出现的时刻；

③计算每条发生低频振荡的电源线功率平均振幅与平均功率的比值：

Ki＝Pi_zf÷Pi_pj

④找出比值最大的电源线：

Kmax＝max{K1,K2,K3,......Kn}

若：

Kmax-Kother≥Kset

则判断振幅比最大的电源线为本风电场汇集站的振荡源

Kother-发生低频振荡的电源线中除振幅比最大的电源线外其他电源线的振幅比

Kset-开放给用户整定的定值，其取值应大于0.03。

为提高判断的准确性，在计算振幅比时不是计算单一振荡周期的振幅，而是求当前期振荡周期及之前共N个振荡周期的功率平均振幅，N应大于或等于5；计算平均功率积分区间是针对各条发生低频振荡的电源线的N个完整的振荡周期这段时间，不是使用固定长度的时间段内的平均功率，以避免振荡周期变化对平均功率计算精度的影响。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：通过对各条电源线在N个振荡周期的功率平均振荡幅度与该电源线在N个振荡周期内的平均输送功率的比值判断振荡源，可有效避免风电场汇集站电气量波动时各电源线所接的风力发电机容量不同对判断造成的影响；本方案采用振荡过程中的平均输送功率作为计算振幅比的基准，不采用振荡前各电源线输送的功率作为基准，可有效避免风电机组出力变化对判断造成的影响；本方案能可靠定位风电场汇集站振荡源，方便实现对低频振荡的有效控制。

附图说明

图1是本发明中低频振荡计算所用各量示意图；

图2是本发明中振荡源判断流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

本发明提供一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法，主要是通过风电场汇集站与系统联络线的功率、各电源线的功率判断各线路是否发生低频振荡，若风电场汇集站发生低频振荡且振荡源为本汇集站的电源线，能可靠定位引发低频振荡的振荡源。

如图1所示，本发明在实施时，首先判断风电场汇集站的电源线以及与主网联络线是否发生低频振荡，若发生低频振荡，则求出每条发生低频振荡的电源线在每个振荡周期的功率最大值(Pi_maxj)、最小值(Pi_minj)以及每个振荡周期最大功率出现的时刻Ti_maxk。仅在风电场汇集站与主网的联络线发生低频振荡的情况下才判断风电场汇集站是否存在振荡源。振荡源定位流程如图2所示，当风电场汇集站与主网的联络线发生低频振荡且本风电场汇集站的电源线发生低频振荡时，若仅有一回电源线发生低频振荡则判断本风电场汇集站的振荡源为该电源线，若本风电场汇集站有多回电源线发生低频振荡，则进行如下计算与判断：

①计算每条发生低频振荡的电源线前N个振荡周期的功率平均振幅：

$Pi\_zf=(\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pi\_\max j-\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pi\_\min j)\÷N---\left(1\right)$

i-第i条电源线

k-代表当前振荡周期

N-计算平均振幅使用的振荡周期个数

Pi_zf-第i条电源线前N个振荡周期的功率平均振幅

Pi_maxj-第i条电源线第j个振荡周期内的最大功率

Pi_minj-第i条电源线第j个振荡周期内的最小功率

②计算每条发生低频振荡的电源线前N个振荡周期的平均功率：

$Pi\_pj=\[\underset{t=Ti\_\max (k-N)}{\overset{Ti\_\max k}{\∫}}Pi\left(t\right)dt\]\÷\[Ti\_\max k-Ti\_max(k-N)\]---\left(2\right)$

Pi_pj-第i条电源线前N个振荡周期的平均功率

Pi(t)-第i条电源线的实时功率

Ti_maxk-第i条电源线当前振荡周期最大功率出现的时刻

Ti_max(k-N)-第i条电源线当前振荡周期前N个振荡周期最大功率出现的时刻

③计算每条发生低频振荡的电源线功率平均振幅与平均功率的比值：

Ki＝Pi_zf÷Pi_pj(3)

④找出比值最大的电源线：

Kmax＝max{K1,K2,K3,......Kn}(4)

若：

Kmax-Kother≥Kset(5)

则判断振幅比最大的电源线为本风电场汇集站的振荡源。

Kother-发生低频振荡的电源线中除振幅比最大的电源线外其他电源线的振幅比

Kset-开放给用户整定的定值，其取值应大于0.03；

为提高判断的准确性，在计算振幅比时不是计算单一振荡周期的振幅，而是求当前期振荡周期及之前共N个振荡周期的功率平均振幅，N应大于或等于5；计算平均功率积分区间是针对各条发生低频振荡的电源线的N个完整的振荡周期这段时间，不是使用固定长度的时间段内的平均功率，以避免振荡周期变化对平均功率计算精度的影响。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：通过对各条电源线在N个振荡周期的功率平均振荡幅度与该电源线在N个振荡周期内的平均输送功率的比值判断振荡源，可有效避免风电场汇集站电气量波动时各电源线所接的风力发电机容量不同对判断造成的影响；本方案采用振荡过程中的平均输送功率作为计算振幅比的基准，不采用振荡前各电源线输送的功率作为基准，可有效避免风电机组出力变化对判断造成的影响；本方案能可靠定位风电场汇集站振荡源，方便实现对低频振荡的有效控制。

综上，本发明通过对通过风电场汇集站与系统联络线的功率、各电源线的功率判断各线路是否发生低频振荡，发生低频振荡后通过各电源线功率平均振幅与振荡期间平均功率的比值判断引发低频振荡的振荡源，为采取正确的控制措施平息低频振荡创造条件。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法，其特征在于：

1)判断风电场汇集站与主网的联络线是否发生低频振荡，仅在风电场汇集站与主网的联络线发生低频振荡的情况下才判断风电场汇集站是否存在振荡源；

2)判断风电场汇集站的电源线是否发生低频振荡，若仅有一回电源线发生低频振荡则判断振荡源为该电源线；

3)若风电场汇集站有多回电源线发生低频振荡，则进行如下计算与判断：

①计算每条发生低频振荡的电源线前N个振荡周期的功率平均振幅：

$Pi\_zf=(\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pi\_\max j-\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pi\_\min j)\÷N$

i-第i条电源线

k-代表当前振荡周期

N-计算平均振幅使用的振荡周期个数

Pi_zf-第i条电源线前N个振荡周期的功率平均振幅

Pi_maxj-第i条电源线第j个振荡周期内的最大功率

Pi_minj-第i条电源线第j个振荡周期内的最小功率

②计算每条发生低频振荡的电源线前N个振荡周期的平均功率：

$Pi\_pj=\[\underset{t=Ti\_\max \left(k-N\right)}{\overset{Ti\_\max k}{\∫}}Pi\left(t\right)dt\]\÷\[Ti\_\max k-Ti\_max(k-N)\]$

Pi_pj-第i条电源线前N个振荡周期的平均功率

Pi(t)-第i条电源线的实时功率

Ti_maxk-第i条电源线当前振荡周期最大功率出现的时刻

Ti_max(k-N)-第i条电源线当前振荡周期前N个振荡周期最大功率出现的时刻

③计算每条发生低频振荡的电源线功率平均振幅与平均功率的比值：

Ki＝Pi_zf÷Pi_pj

④找出比值最大的电源线：

Kmax＝max{K1,K2,K3,......Kn}

若：

Kmax-Kother≥Kset

则判断振幅比最大的电源线为振荡源

其中，Kother-发生低频振荡的电源线中除振幅比最大的电源线外其他电源线的振幅比，Kset-开放给用户整定的定值，其取值应大于0.03。

2.如权利要求1所述的一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法，其特征在于：取当前期振荡周期及之前共N个振荡周期的功率平均振幅，N应大于或等于5。

3.如权利要求1所述的一种风电场汇集站低频振荡的振荡源定位方法，其特征在于：用N个振荡周期内的平均功率作为计算基准，求平均功率的积分区间是针对各条发生低频振荡的电源线的N个完整的振荡周期这段时间。