CN105356508A - 基于psd-bpa的电网风电接入评价系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,包括数据接入模块、数据存数模块、数据计算模块、数据分析模块和风电接入能力分析和输出模块。自动接入PSD-BPA的电网基础数据,引进风电接入点,逐层增加风电接入点,并根据数据计算模块和数据分析模块输出的短路容量比K、电压闪变值、谐波含量和阈值自动比较,超过阈值的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力。本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统根据实际的线路构建的线路模型,快速分析线路的短路容量比、电压闪变值、谐波含量,并得出线路模型的最大风电接入能力,为风电接入提供参考值,提高了办事效力。
Description
技术领域
本发明涉及风电接入评价技术领域,尤其涉及一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统及其方法。
背景技术
风能作为一种可再生资源,具有可再生、无污染、储量大、分布广泛等优点。同时,风电较其它新能源成本更低,技术也更为成熟,具备大规模商业开发的条件,已成为世界能源的重要组成部分。风电具有随机性和间歇性,风电大规模并网会影响电力系统的正常稳定运行。风电的大规模接入对电网的影响主要体现在,电压、频率、功率波动上。对于地区电网影响主要体现在电压波动上。风电接入评价是指导地区风电规划的重要组成部分。通过对风电接入后的系统状态进行分析,可以明确风电接入对电网的影响。
中国南方地区的电网数据基于PSD-BPA软件,但是,在基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统和方法方面的应用及其相关研究还没报到,此方向的研究没有被广泛开展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统及其方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,其特征在于:包括
数据接入模块,自动接入PSD-BPA的电网基础数据,引进风电接入点,并将电网基础数据和风电接入点数据存储于数据存数模块;
数据存数模块,存储数据接入模块传输的PSD-BPA的电网基础数据、用户输入数据和计算分析数据;
数据计算模块,基于PSD-BPA的电网基础数据,进行潮流计算和稳定计算;所述潮流计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点母线电压和网损;所述稳定计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗;
数据分析模块,基于PSD-BPA的电网基础数据和数据计算模块输出,对风电接入点进行短路容量比分析、电压闪变值分析、谐波含量分析;
所述短路容量比分析:根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和当前接入的风电装机容量SW,根据公式得到短路容量比K;
所述电压闪变值分析:所述电压闪变值包括短时电压闪变值和长时电压闪变值,根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk),对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算,其中i为风机编号,风机连续运行时电压闪变计算公式为:风机切换运行时电压闪变计算公式为:
所述谐波含量分析:根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入系统各次谐波电流含量Ihw,其中h为谐波次数,计算公式为:根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw,R为风电接入点的等值电阻,X为风电接入点的等值电抗,j为复数运算符号,计算公式为:Uhw=(R+h×X)×Ihw,谐波电压含量UH计算公式为:根据风电场接入点的额定电压U1,计算总谐波畸变率THDu,计算公式为:
风电接入能力分析和输出模块,对电网线路模型,逐层增加风电接入点,并根据数据计算模块和数据分析模块输出的短路容量比K、电压闪变、谐波含量逐次和对应的阈值自动比较,超过阈值的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力。
作为上述方案的进一步优化,短路容量比K的阈值为10%。
作为上述方案的进一步优化,风电接入点的短时电压闪变值Pst的阈值为0.35%,风电接入点的长时电压闪变值Plt的阈值为0.25%。
作为上述方案的进一步优化,谐波含量的阈值THDu为2.0%。
一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
(11)、接入PSD-BPA的电网基础数据;
(12)、引进风电接入点;
(13)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点母线电压和网损;
(14)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗;
(15)、根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和接入的风电装机容量SW,根据公式得到短路容量比K;
(16)、将风电接入点的短路容量比K进行阈值判断,若短路容量比K小于等于阈值,进入步骤(17),若短路容量比K大于阈值,进入步骤(19);
(17)、根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk),对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算,其中i为风机编号,风机连续运行时电压闪变计算公式为:风机切换运行时电压闪变计算公式为: 电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值;
(18)、将风电接入点的电压闪变值进行阈值判断,若电压闪变值Pst与Plt同时小于阈值,返回步骤(12);若电压闪变值Pst与Plt任意一个大于阈值,进入步骤(19);
(19)、根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入系统各次谐波电流含量Ihw,其中h为谐波次数,计算公式为:根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw,R为风电接入点的等值电阻,X为风电接入点的等值电抗,j为复数运算符号,计算公式为:Uhw=(R+h×X)×Ihw,谐波电压含量UH计算公式为:根据风电场接入点的额定电压U1,计算总谐波畸变率THDu,计算公式为:
(20)、将风电接入点的谐波含量进行阈值判断,若谐波含量小于阈值,进入步骤(12);若谐波含量大于阈值,进入步骤(21);
(21)、接入点的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力,输出线路模型的风电装机容量。
作为上述方案的进一步优化,短路容量比K的阈值为10%。
作为上述方案的进一步优化,风电接入点的短时电压闪变值Pst的阈值为0.35%,风电接入点的长时电压闪变值Plt的阈值为0.25%。
作为上述方案的进一步优化,谐波含量的阈值THDu为2.0%。
与已有技术相比,本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统及其方法的有益效果体现在:
1、本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统根据实际的线路构建的线路模型,快速分析线路的短路容量比和电压波动值,并得出线路模型的最大风电接入能力,为风电接入提供参考值,提高了办事效力。
附图说明
图1是本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统的结构框图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1,图1是本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统的结构框图。一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,包括数据接入模块、数据存数模块、数据计算模块、数据分析模块和风电接入能力分析和输出模块。
其中,数据接入模块,自动接入PSD-BPA的电网基础数据,引进风电接入点,并将电网基础数据和风电接入点数据存储于数据存数模块。
数据存数模块,存储数据接入模块传输的PSD-BPA的电网基础数据、用户输入数据和计算分析数据。
数据计算模块,基于PSD-BPA的电网基础数据,进行潮流计算和稳定计算;所述潮流计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点母线电压和网损;所述稳定计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗。
数据分析模块,基于PSD-BPA的电网基础数据和数据计算模块输出,对风电接入点进行短路容量比分析、电压闪变值分析、谐波含量分析;所述短路容量比分析:根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和当前接入的风电装机容量SW,根据公式得到短路容量比K;所述电压闪变值分析:根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk),对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算,其中i为风机编号,风机连续运行时电压闪变计算公式为:风机切换运行时电压闪变计算公式为: 电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值;所述谐波含量分析:根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入系统各次谐波电流含量Ihw,其中h为谐波次数,计算公式为:根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw,R为风电接入点的等值电阻,X为风电接入点的等值电抗,计算公式为:Uhw=(R+h×X)×Ihw;
风电接入能力分析和输出模块,对确定的电网线路,逐层增加风电接入点,并根据数据计算模块和数据分析模块输出的短路容量比K、电压闪变值、谐波含量和阈值自动比较,超过阈值的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力。短路容量比K的阈值为10%。电压闪变的阈值为:Pst为0.35%,Plt为0.25%;谐波含量的阈值为:THDu为2.0%。
本发明还公开了一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,包括如下步骤:
(11)、接入PSD-BPA的电网基础数据;
(12)、引进风电接入点;
(13)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点母线电压和网损;
(14)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗;
(15)、根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和接入风电装机容量SW,根据公式得到短路容量比K;
(16)、将风电接入点的短路容量比K进行阈值判断,若短路容量比K小于等于阈值10%,进入步骤(17),若短路容量比K大于阈值10%,进入步骤(19);
(17)、根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk),对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算,其中i为风机编号,风机连续运行时电压闪变计算公式为:风机切换运行时电压闪变计算公式为: 电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值;
(18)、将风电接入点的电压闪变值进行阈值判断,若电压闪变值Pst与Plt同时小于阈值,返回步骤(12);若电压闪变值Pst与Plt任意一个大于阈值,进入步骤(19);
(19)、根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入系统各次谐波电流含量Ihw,其中h为谐波次数,计算公式为:根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw,R为风电接入点的等值电阻,X为风电接入点的等值电抗,计算公式为:Uhw=(R+h×X)×Ihw;j为复数运算符号,计算公式为:Uhw=(R+h×X)×Ihw,谐波电压含量UH计算公式为:根据风电场接入点的额定电压U1,计算总谐波畸变率THDu,计算公式为:
(20)、将风电接入点的谐波含量与其对应的阈值判断,若THDu小于其阈值,返回步骤(12);若THDu大于阈值,进入步骤(21);
(20)、将风电接入点的谐波含量进行阈值判断,若谐波含量小于阈值,进入步骤(12);若谐波含量大于阈值,进入步骤(21);
(21)、接入点的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力,输出线路模型的风电装机容量。
以上只是本发明的一种实施方式。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干变形和改进。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明,本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化,在不脱离本发明精神实质的情况下,都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,其特征在于:包括
数据接入模块,自动接入PSD-BPA的电网基础数据,引进风电接入点,并将电网基础数据和风电接入点数据存储于数据存数模块;
数据存数模块,存储数据接入模块传输的PSD-BPA的电网基础数据、用户输入数据和计算分析数据;
数据计算模块,基于PSD-BPA的电网基础数据,进行潮流计算和稳定计算;所述潮流计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点母线电压和网损;所述稳定计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗;
数据分析模块,基于PSD-BPA的电网基础数据和数据计算模块输出,对风电接入点进行短路容量比分析、电压闪变值分析、谐波含量分析;
所述短路容量比分析:根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和当前接入的风电装机容量SW,根据公式得到短路容量比K;
所述电压闪变值分析:所述电压闪变值包括短时电压闪变值和长时电压闪变值,根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk),对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算,其中i为风机编号,风机连续运行时电压闪变计算公式为:风机切换运行时电压闪变计算公式为:
所述谐波含量分析:根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入系统各次谐波电流含量Ihw,其中h为谐波次数,计算公式为:根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw,R为风电接入点的等值电阻,X为风电接入点的等值电抗,j为复数运算符号,计算公式为:Uhw=(R+h×X)×Ihw,谐波电压含量UH计算公式为:根据风电场接入点的额定电压U1,计算总谐波畸变率THDu,计算公式为:
风电接入能力分析和输出模块,对电网线路模型,逐层增加风电接入点,并根据数据计算模块和数据分析模块输出的短路容量比K、电压闪变、谐波含量逐次和对应的阈值自动比较,超过阈值的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力。
2.根据权利要求1所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,其特征在于:短路容量比K的阈值为10%。
3.根据权利要求1所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,其特征在于:风电接入点的短时电压闪变值Pst的阈值为0.35%,风电接入点的长时电压闪变值Plt的阈值为0.25%。
4.根据权利要求1所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,其特征在于:谐波含量的阈值THDu为2.0%。
5.一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
(11)、接入PSD-BPA的电网基础数据;
(12)、引进风电接入点;
(13)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点母线电压和网损;
(14)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量,计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗;
(15)、根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和接入的风电装机容量SW,根据公式得到短路容量比K;
(16)、将风电接入点的短路容量比K进行阈值判断,若短路容量比K小于等于阈值,进入步骤(17),若短路容量比K大于阈值,进入步骤(19);
(17)、根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk),对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算,其中i为风机编号,风机连续运行时电压闪变计算公式为:风机切换运行时电压闪变计算公式为: 电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值;
(18)、将风电接入点的电压闪变值进行阈值判断,若电压闪变值Pst与Plt同时小于阈值,返回步骤(12);若电压闪变值Pst与Plt任意一个大于阈值,进入步骤(19);
(19)、根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入系统各次谐波电流含量Ihw,其中h为谐波次数,计算公式为:根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw,R为风电接入点的等值电阻,X为风电接入点的等值电抗,j为复数运算符号,计算公式为:Uhw=(R+h×X)×Ihw,谐波电压含量UH计算公式为:根据风电场接入点的额定电压U1,计算总谐波畸变率THDu,计算公式为:
(20)、将风电接入点的谐波含量进行阈值判断,若谐波含量小于阈值,进入步骤(12);若谐波含量大于阈值,进入步骤(21);
(21)、接入点的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力,输出线路模型的风电装机容量。
6.根据权利要求5所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其特征在于:短路容量比K的阈值为10%。
7.根据权利要求5所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,其特征在于:风电接入点的短时电压闪变值Pst的阈值为0.35%,风电接入点的长时电压闪变值Plt的阈值为0.25%。
8.根据权利要求5所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价系统,其特征在于:谐波含量的阈值THDu为2.0%。
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