CN109713668A - 一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,包括连锁脱网在线识别子系统、连锁脱网预警子系统和连锁脱网防御策略在线优化子系统;采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素并预测预想故障后是否发生新能源连锁脱网,根据故障后暂态稳定仿真风机脱网情况判别连锁故障并进行新能源连锁脱网风险评估,对可能发生连锁脱网的预想故障进行预防控制和紧急调控预案策略在线优化计算,满足新能源基地直流外送提升运行可靠性和降低运行风险要求。
Description
技术领域
本发明属于电力系统自动化技术领域,具体涉及一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统及方法。
背景技术
随着新能源渗透率的快速增加,新能源出力与常规机组出力比例失衡加剧,功率不平衡造成的频率、电压问题较为突出。西北电网新能源基地通过特高压直流外送,新能源机组的弱抗扰性使得新能源机组在电网发生扰动或者故障情况下会发生连锁脱网,严重影响电力系统的安全稳定运行。
在新能源基地直流外送连锁脱网机理方面,国内外学者对发生在世界各主要电力系统连锁故障原因进行了详尽的分析研究。直流发生闭锁故障后的短时间内,滤波器大量无功盈余瞬时注入系统将对近区造成暂态电压冲击,同时风电场无功补偿装置的电压效应进一步加剧了暂态电压升高,可能导致大规模风机高压脱网;直流发生换相失败期间,送端近区电压呈现“先降低后升高”的特性,部分风机进入低压穿越或低压脱网造成的无功盈余与滤波器无功盈余叠加,再加上风电场无功补偿装置的电压效应加剧了暂态电压升高,导致大规模风机高压脱网的风险更大。此外,对于重载交流输电通道多回线路严重故障后安控装置切除常规机组台数过多时,也有可能造成送端电网电压升高引起风机脱网。
考虑该问题的复杂性,新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御需要基于系统实际运行工况在线分析计算,避免离线采用典型运行方式分析计算的误差和局限性。目前,在线分析计算主要采用人工预先设置的故障集合,受故障集合规模的限制故障设置可能存在遗漏,如设置过多的故障则会带来过重的计算负担影响在线分析计算的时效性;此外,目前也没有行之有效的在线防御连锁脱网的控制策略生成方法。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,解决现有技术新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御的运行方式分析计算的误差和局限性,可以满足新能源基地直流外送提升运行可靠性和降低运行风险要求。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案,具体如下:
一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,包括连锁脱网在线识别子系统、连锁脱网预警子系统和连锁脱网防御策略在线优化子系统;
连锁脱网在线识别子系统基于历史样本集采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素,生成预想故障集中各故障对应的新能源连锁脱网预测模型,基于当前运行方式判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网;
连锁脱网预警子系统电网状态估计数据获得潮流计算数据,对预测发生新能源连锁脱网的预想故障进行暂态稳定仿真计算,根据暂态稳定仿真计算输出的故障后风机脱网情况判别连锁故障;结合环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率,进行暂态安全分析和静态安全分析,并基于故障暂态安全和静态安全分析结果进行新能源连锁脱网风险评估;
连锁脱网防御策略在线优化子系统
连锁脱网防御策略在线优化子系统对可能发生连锁脱网的预想故障进行防御策略在线优化计算;根据新能源连锁脱网风险评估对风险指标大于风险门槛值的预想故障集合进行预防控制措施,对故障发生概率低于故障发生阈值但脱网量大于脱网量阈值的故障进行故障发生后的紧急调控预案计算。
进一步地,连锁脱网在线识别子系统识别新能源连锁脱网具体包括以下步骤:
(101)选取历史样本集中与预想故障相关的直流双极功率换流站无功补偿容量、直流系统短路比、直流配套火电机组开机台数、风电机组出力和风电场无功补偿容量、风电场与换流站等值阻抗、重要联络断面功率、关键节点电压、关键线路投停作为初始关键影响因素,采用特征选择算法评价各类初始关键影响因素的重要性并进行特征约简,获得各个预想故障对应的影响连锁脱网关键影响因素;
(102)基于历史样本集中影响连锁脱网关键影响因素和预想故障集新能源连锁脱网评估,对每个故障采用支持向量机进行监督学习训练,生成该故障对应的新能源连锁脱网预测模型,其中新能源连锁脱网预测模型包括进行分类学习得到的是否发生连锁脱网预测模型和回归分析得到的脱网量预测模型;
(103)基于电网当前运行工况,采用新能源连锁脱网预测模型判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网并计算脱网量。
进一步地,连锁脱网预警子系统进行新能源连锁脱网风险评估,具体包括以下步骤:
(201)周期性获取电网状态估计数据,进行含风电场的电力系统潮流计算,得到反映电网和风电场实时运行方式的电网潮流计算数据;
(202)对连锁脱网在线识别子系统输出的发生新能源连锁脱网量大于脱网量门槛值的预想故障进行暂态稳定仿真计算,暂态稳定仿真计算中包括故障安控策略、风机涉网保护、风电场无功补偿和直流控保无功电压控制,基于风机脱网的风电场数和脱网风机数判断是否发生连锁脱网,输出安控装置和风机脱网动作序列;
(203)结合外部环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率;
(204)基于预想故障暂态稳定仿真过程中的暂态电压频率和仿真结束时的准稳态电压频率进行电压和频率安全量化分析,获得预想故障暂态电压频率安全裕度;
(205在原电网潮流计算数据基础上,基于预想故障暂态稳定仿真计算输出的安控装置和风机脱网动作序列修改潮流计算文件,进行故障发生后的静态安全分析,获得风机脱网后电网的静态安全裕度;;
(206)对于暂态稳定仿真计算判断发生连锁脱网的预想故障,将故障发生概率分别与分段折算后的暂态电压频率安全裕度和静态安全裕度的乘积作为故障的暂态电压频率安全风险和静态安全风险,将暂态电压频率安全风险和静态安全风险加权求和作为该故障的新能源连锁脱网风险指标;
(207)固定时间周期进行包括直流闭锁、换相失败和重要联络断面故障在内的预想故障集合暂态稳定仿真计算,统计新能源连锁脱网情况,与连锁脱网预警中进行暂态稳定仿真计算故障一起将其对应的电网潮流数据和新能源连锁脱网情况加入连锁脱网在线识别子系统历史样本集合,同时将距离当前时间较远的样本从样本集中剔除,保证样本集总数目不越限。
进一步地,连锁脱网防御策略在线优化子系统进行防御策略在线优化,具体包括以下步骤:
(301)预防控制策略搜索:针对预想故障集合中连锁脱网预警子系统输出的新能源连锁脱网风险指标大于门槛值的故障子集进行预防控制策略搜索计算,控制措施包括降低风场出力、降低直流功率和断面功率,直至故障后新能源连锁脱网风险小于门槛值;
(302)紧急调控预案计算:对无需进行预防控制策略搜索计算的故障中故障概率低于概率门限值但脱网量大于脱网量门限值的故障,基于暂态稳定仿真结束时的准稳态运行状态进行紧急调控预案计算。
一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御方法,具体包括以下步骤:
S1,基于历史样本集采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素,生成预想故障集中各故障对应的新能源连锁脱网预测模型,基于当前运行方式判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网;
S2,基于电网状态估计数据获得潮流计算数据,对预测发生新能源连锁脱网的预想故障进行暂态稳定仿真计算,根据暂态稳定仿真计算输出的故障后风机脱网情况判别连锁故障;结合环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率,进行暂态安全分析和静态安全分析,并基于故障暂态安全和静态安全分析结果进行新能源连锁脱网风险评估;
S3,连锁脱网防御策略在线优化子系统对可能发生连锁脱网的预想故障进行防御策略在线优化计算;根据新能源连锁脱网风险评估对风险指标大于风险门槛值的预想故障集合进行预防控制措施,对故障发生概率低于故障发生阈值但脱网量大于脱网量阈值的故障进行故障发生后的紧急调控预案计算。
进一步地,步骤S1具体包括以下步骤:
(101)选取历史样本集中与预想故障相关的直流双极功率换流站无功补偿容量、直流系统短路比、直流配套火电机组开机台数、风电机组出力和风电场无功补偿容量、风电场与换流站等值阻抗、重要联络断面功率、关键节点电压、关键线路投停作为初始关键影响因素,采用特征选择算法评价各类初始关键影响因素的重要性并进行特征约简,获得各个预想故障对应的影响连锁脱网关键影响因素;
(102)基于历史样本集中影响连锁脱网关键影响因素和预想故障集新能源连锁脱网评估,对每个故障采用支持向量机进行监督学习训练,生成该故障对应的新能源连锁脱网预测模型,其中新能源连锁脱网预测模型包括进行分类学习得到的是否发生连锁脱网预测模型和回归分析得到的脱网量预测模型;
(103)基于电网当前运行工况,采用新能源连锁脱网预测模型判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网并计算脱网量。
进一步地,步骤S2具体包括以下步骤:
(201)周期性获取电网状态估计数据,进行含风电场的电力系统潮流计算,得到反映电网和风电场实时运行方式的电网潮流计算数据;
(202)对连锁脱网在线识别子系统输出的发生新能源连锁脱网量大于脱网量门槛值的预想故障进行暂态稳定仿真计算,暂态稳定仿真计算包括故障安控策略、风机涉网保护、风电场无功补偿和直流控保无功电压控制,基于风机脱网的风电场数和脱网风机数判断是否发生连锁脱网,输出安控装置和风机脱网动作序列;
(203)结合外部环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率;
(204)基于预想故障暂态稳定仿真过程中的暂态电压频率和仿真结束时的准稳态电压频率进行电压和频率安全量化分析,获得预想故障暂态电压频率安全裕度;
(205)进行静态安全分析:在原电网潮流计算数据基础上,基于预想故障暂态稳定仿真计算输出的安控装置和风机脱网动作序列修改潮流计算文件,进行故障发生后的静态安全分析,获得风机脱网后电网的静态安全裕度;
(206)对于暂态稳定仿真计算判断发生连锁脱网的预想故障,将故障发生概率分别与分段折算后的暂态电压频率安全裕度和静态安全裕度的乘积作为故障的暂态电压频率安全风险和静态安全风险,将暂态电压频率安全风险和静态安全风险加权求和作为该故障的新能源连锁脱网风险指标;
(207)固定时间周期进行包括直流闭锁、换相失败和重要联络断面故障在内的预想故障集合暂态稳定仿真计算,统计新能源连锁脱网情况,与连锁脱网预警中进行暂态稳定仿真计算故障一起将其对应的电网潮流数据和新能源连锁脱网情况加入连锁脱网在线识别子系统历史样本集合,同时将距离当前时间较远的样本从样本集中剔除,保证样本集总数目不越限。
进一步地,步骤S3具体包括以下步骤:
(301)预防控制策略搜索:针对预想故障集合中新能源连锁脱网风险指标大于门槛值的故障子集进行预防控制策略搜索计算,控制措施包括降低风场出力、降低直流功率和断面功率,直至故障后新能源连锁脱网风险小于门槛值;
(302)紧急调控预案计算:对无需进行预防控制策略搜索计算的故障中故障概率低于概率门限值但脱网量大于脱网量门限值的故障,基于暂态稳定仿真结束时的准稳态运行状态进行紧急调控预案计算。
本发明有益效果包括:
本发明提出了一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统及方法,可以应用于电力系统中。采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素并预测预想故障后是否发生新能源连锁脱网,可以从预先设置的大量故障中筛选出需要进行详细分析计算的故障,保证在线分析计算的时效性;根据故障后暂态稳定仿真风机脱网情况判别连锁故障并进行新能源连锁脱网风险评估,对可能发生连锁脱网的预想故障进行预防控制和紧急调控预案策略在线优化计算,可以针对可能发生的高风险和严重故障提供及时有效的控制策略。本发明提出的新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统可以满足新能源基地直流外送提升运行可靠性和降低运行风险要求。
附图说明
图1为本发明一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效,且为了使该评价方法易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步描述。
如图1所示,一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,包括连锁脱网在线识别子系统、连锁脱网预警子系统和连锁脱网防御策略在线优化子系统;
连锁脱网在线识别子系统基于历史样本集采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素,生成预想故障集中各故障对应的新能源连锁脱网预测模型,基于调度自动化系统获取的当前运行方式判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网;
连锁脱网预警子系统基于调度自动化系统获取的电网状态估计数据获得潮流计算数据,对预测发生新能源连锁脱网的预想故障进行暂态稳定仿真计算,根据暂态稳定仿真计算输出的故障后风机脱网情况判别连锁故障;结合环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率,进行暂态安全分析和静态安全分析,并基于故障暂态安全和静态安全分析结果进行新能源连锁脱网风险评估;
连锁脱网防御策略在线优化子系统对可能发生连锁脱网的预想故障进行防御策略在线优化计算;根据新能源连锁脱网风险评估对风险指标大于风险门槛值的预想故障集合进行预防控制措施,对故障发生概率低于故障发生阈值但脱网量大于脱网量阈值的故障进行故障发生后的紧急调控预案计算。
连锁脱网在线识别子系统识别新能源连锁脱网具体包括以下步骤:
(101)识别影响连锁脱网的关键影响因素:选取历史样本集中与预想故障相关的直流双极功率换流站无功补偿容量、直流系统短路比、直流配套火电机组开机台数、风电机组出力和风电场无功补偿容量、风电场与换流站等值阻抗、重要联络断面功率、关键节点电压、关键线路投停作为初始关键影响因素,采用特征选择算法评价各类初始关键影响因素的重要性并进行特征约简,获得各个预想故障对应的影响连锁脱网关键影响因素;
(102)生成新能源连锁脱网预测模型:基于历史样本集中影响连锁脱网关键影响因素和预想故障集新能源连锁脱网评估,对每个故障采用支持向量机进行监督学习训练,生成该故障对应的新能源连锁脱网预测模型,其中新能源连锁脱网预测模型包括进行分类学习得到的是否发生连锁脱网预测模型和回归分析得到的脱网量预测模型;
(103)判断新能源连锁脱网:基于电网调度自动化系统(SCADA)获取的电网当前运行工况,采用新能源连锁脱网预测模型判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网并计算脱网量;
其中,影响连锁脱网的关键影响因素识别、新能源连锁脱网预测模型生成和新能源连锁脱网判断功能相互独立运行。影响连锁脱网的关键影响因素识别和新能源连锁脱网预测功能生成在一次模型训练完成后检测样本集是否有更新,如有更新则重新进行关键影响因素识别并启动预测模型的学习训练;新能源连锁脱网判断功能基于当前运行方式采用最新训练的新能源连锁脱网预测模型进行新能源连锁脱网判断。
连锁脱网预警子系统进行新能源连锁脱网风险评估,具体包括以下步骤:
(201)整合数据:从调度自动化系统周期性获取电网状态估计数据,进行含风电场的电力系统潮流计算,得到反映电网和风电场实时运行方式的电网潮流计算数据;
(202)进行暂态稳定仿真计算和连锁脱网判别:对连锁脱网在线识别子系统输出的发生新能源连锁脱网量大于脱网量门槛值的预想故障进行暂态稳定仿真计算,暂态稳定仿真计算中包括故障安控策略、风机涉网保护、风电场无功补偿和直流控保无功电压控制,基于风机脱网的风电场数和脱网风机数判断是否发生连锁脱网,输出安控装置和风机脱网动作序列;
(203)计算故障发生概率:结合外部环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率;
(204)进行暂态安全分析:基于预想故障暂态稳定仿真过程中的暂态电压频率和仿真结束时的准稳态电压频率进行电压和频率安全量化分析,获得预想故障暂态电压频率安全裕度;
(205)进行静态安全分析:在原电网潮流计算数据基础上,基于预想故障暂态稳定仿真计算输出的安控装置和风机脱网动作序列修改潮流计算文件,进行故障发生后的静态安全分析,获得风机脱网后电网的静态安全裕度;
(206)评估新能源连锁脱网风险:对于暂态稳定仿真计算判断发生连锁脱网的预想故障,将故障发生概率分别与分段折算后的暂态电压频率安全裕度和静态安全裕度的乘积作为故障的暂态电压频率安全风险和静态安全风险,将暂态电压频率安全风险和静态安全风险加权求和作为该故障的新能源连锁脱网风险指标;
(207)生成连锁脱网在线识别样本:固定时间周期进行包括直流闭锁、换相失败和重要联络断面故障在内的预想故障集合暂态稳定仿真计算,统计新能源连锁脱网情况,与连锁脱网预警中进行暂态稳定仿真计算故障一起将其对应的电网潮流数据和新能源连锁脱网情况加入连锁脱网在线识别子系统历史样本集合,同时将距离当前时间较远的样本从样本集中剔除,保证样本集总数目不越限。
连锁脱网防御策略在线优化子系统进行防御策略在线优化,具体包括以下步骤:
(301)预防控制策略搜索:针对预想故障集合中连锁脱网预警子系统输出的新能源连锁脱网风险指标大于门槛值的故障子集进行预防控制策略搜索计算,控制措施包括降低风场出力、降低直流功率和断面功率,直至故障后新能源连锁脱网风险小于门槛值;
(302)紧急调控预案计算:对无需进行预防控制策略搜索计算的故障中故障概率低于概率门限值但脱网量大于脱网量门限值的故障,基于暂态稳定仿真结束时的准稳态运行状态进行紧急调控预案计算,解决故障后电网设备过载、断面越限、电压越限和频率越限问题。
一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御方法,具体包括以下步骤:
S1,基于历史样本集采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素,生成预想故障集中各故障对应的新能源连锁脱网预测模型,基于调度自动化系统获取的当前运行方式判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网;
S2,基于调度自动化系统获取的电网状态估计数据获得潮流计算数据,对预测发生新能源连锁脱网的预想故障进行暂态稳定仿真计算,根据暂态稳定仿真计算输出的故障后风机脱网情况判别连锁故障;结合环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率,进行暂态安全分析和静态安全分析,并基于故障暂态安全和静态安全分析结果进行新能源连锁脱网风险评估;
S3,对可能发生连锁脱网的预想故障进行防御策略在线优化计算;根据新能源连锁脱网风险评估对风险指标大于风险门槛值的预想故障集合采用降低风场出力、降低直流功率和断面功率实施预防控制措施,同时对故障发生概率低于故障发生阈值但脱网量大于脱网量阈值的故障进行故障发生后的紧急调控预案计算。
步骤S1具体包括以下步骤:
(101)识别影响连锁脱网的关键影响因素:选取历史样本集中与预想故障相关的直流双极功率换流站无功补偿容量、直流系统短路比、直流配套火电机组开机台数、风电机组出力和风电场无功补偿容量、风电场与换流站等值阻抗、重要联络断面功率、关键节点电压、关键线路投停作为初始关键影响因素,采用特征选择算法评价各类初始关键影响因素的重要性并进行特征约简,获得各个预想故障对应的影响连锁脱网关键影响因素;
(102)生成新能源连锁脱网预测模型:基于历史样本集中影响连锁脱网关键影响因素和预想故障集新能源连锁脱网评估,对每个故障采用支持向量机进行监督学习训练,生成该故障对应的新能源连锁脱网预测模型,其中新能源连锁脱网预测模型包括进行分类学习得到的是否发生连锁脱网预测模型和回归分析得到的脱网量预测模型;
(103)判断新能源连锁脱网:基于电网调度自动化系统(SCADA)获取的电网当前运行工况,采用新能源连锁脱网预测模型判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网并计算脱网量;
步骤S2具体包括以下步骤:
(201)整合数据:从调度自动化系统周期性获取电网状态估计数据,进行含风电场的电力系统潮流计算,得到反映电网和风电场实时运行方式的电网潮流计算数据;
(202)进行暂态稳定仿真计算和连锁脱网判别:对连锁脱网在线识别子系统输出的发生新能源连锁脱网量大于脱网量门槛值的预想故障进行暂态稳定仿真计算,暂态稳定仿真计算包括故障安控策略、风机涉网保护、风电场无功补偿和直流控保无功电压控制,基于风机脱网的风电场数和脱网风机数判断是否发生连锁脱网,输出安控装置和风机脱网动作序列;
(203)计算故障发生概率:结合外部环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率;
(204)进行暂态安全分析:基于预想故障暂态稳定仿真过程中的暂态电压频率和仿真结束时的准稳态电压频率进行电压和频率安全量化分析,获得预想故障暂态电压频率安全裕度;
(205)进行静态安全分析:在原电网潮流计算数据基础上,基于预想故障暂态稳定仿真计算输出的安控装置和风机脱网动作序列修改潮流计算文件,进行故障发生后的静态安全分析,获得风机脱网后电网的静态安全裕度;
(206)评估新能源连锁脱网风险:对于暂态稳定仿真计算判断发生连锁脱网的预想故障,将故障发生概率分别与分段折算后的暂态电压频率安全裕度和静态安全裕度的乘积作为故障的暂态电压频率安全风险和静态安全风险,将暂态电压频率安全风险和静态安全风险加权求和作为该故障的新能源连锁脱网风险指标;
(207)生成连锁脱网在线识别样本:固定时间周期进行包括直流闭锁、换相失败和重要联络断面故障在内的预想故障集合暂态稳定仿真计算,统计新能源连锁脱网情况,与连锁脱网预警中进行暂态稳定仿真计算故障一起将其对应的电网潮流数据和新能源连锁脱网情况加入连锁脱网在线识别子系统历史样本集合,同时将距离当前时间较远的样本从样本集中剔除,保证样本集总数目不越限。
步骤S3具体包括以下步骤:
(301)预防控制策略搜索:针对预想故障集合中新能源连锁脱网风险指标大于门槛值的故障子集进行预防控制策略搜索计算,控制措施包括降低风场出力、降低直流功率和断面功率,直至故障后新能源连锁脱网风险小于门槛值;
(302)紧急调控预案计算:对无需进行预防控制策略搜索计算的故障中故障概率低于概率门限值但脱网量大于脱网量门限值的故障,基于暂态稳定仿真结束时的准稳态运行状态进行紧急调控预案计算,解决故障后电网设备过载、断面越限、电压越限和频率越限问题。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说,如权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中,或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在下面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外,所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此,具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外,装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子:该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
这里描述的各种技术可结合硬件或软件,或者它们的组合一起实现。从而,本发明的方法和设备,或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介,例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式,其中当程序被载入诸如计算机之类的机器,并被所述机器执行时,所述机器变成实践本发明的设备。
在程序代码在可编程计算机上执行的情况下,计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件),至少一个输入装置,和至少一个输出装置。其中,存储器被配置用于存储程序代码;处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令,执行本发明的方法。
以示例而非限制的方式,计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据,并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
如在此所使用的那样,除非另行规定,使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例,并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明,但是受益于上面的描述,本技术领域内的技术人员明白,在由此描述的本发明的范围内,可以设想其它实施例。此外,应当注意,本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的,而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此,在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围,对本发明所做的公开是说明性的,而非限制性的,本发明的范围由所附权利要求书限定。
本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此,如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,其特征在于,
包括连锁脱网在线识别子系统、连锁脱网预警子系统和连锁脱网防御策略在线优化子系统;
连锁脱网在线识别子系统基于历史样本集采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素,生成预想故障集中各故障对应的新能源连锁脱网预测模型,基于当前运行方式判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网;
连锁脱网预警子系统基于电网状态估计数据获得潮流计算数据,对预测发生新能源连锁脱网的预想故障进行暂态稳定仿真计算,根据暂态稳定仿真计算输出的故障后风机脱网情况判别连锁故障;结合环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率,进行暂态安全分析和静态安全分析,并基于故障暂态安全和静态安全分析结果进行新能源连锁脱网风险评估;
连锁脱网防御策略在线优化子系统对可能发生连锁脱网的预想故障进行防御策略在线优化计算;根据新能源连锁脱网风险评估对风险指标大于风险门槛值的预想故障集合进行预防控制措施,对故障发生概率低于故障发生阈值但脱网量大于脱网量阈值的故障进行故障发生后的紧急调控预案计算。
2.根据权利要求1所述的一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,其特征在于,
所述连锁脱网在线识别子系统识别新能源连锁脱网具体包括以下步骤:
(101)选取历史样本集中与预想故障相关的直流双极功率换流站无功补偿容量、直流系统短路比、直流配套火电机组开机台数、风电机组出力和风电场无功补偿容量、风电场与换流站等值阻抗、重要联络断面功率、关键节点电压和关键线路投停作为初始关键影响因素,采用特征选择算法评价各类初始关键影响因素的重要性并进行特征约简,获得各个预想故障对应的影响连锁脱网关键影响因素;
(102)基于历史样本集中影响连锁脱网关键影响因素和预想故障集新能源连锁脱网评估,对每个故障采用支持向量机进行监督学习训练,生成该故障对应的新能源连锁脱网预测模型,其中新能源连锁脱网预测模型包括进行分类学习得到的是否发生连锁脱网预测模型和回归分析得到的脱网量预测模型;
(103)基于电网当前运行工况,采用新能源连锁脱网预测模型判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网并计算脱网量。
3.根据权利要求1所述的一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,其特征在于,
连锁脱网预警子系统进行新能源连锁脱网风险评估,具体包括以下步骤:
(201)周期性获取电网状态估计数据,进行含风电场的电力系统潮流计算,得到反映电网和风电场实时运行方式的电网潮流计算数据;
(202)对连锁脱网在线识别子系统输出的发生新能源连锁脱网量大于脱网量门槛值的预想故障进行暂态稳定仿真计算,基于风机脱网的风电场数和脱网风机数判断是否发生连锁脱网,输出安控装置和风机脱网动作序列;
(203)结合外部环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率;
(204)基于预想故障暂态稳定仿真过程中的暂态电压频率和仿真结束时的准稳态电压频率进行电压和频率安全量化分析,获得预想故障暂态电压频率安全裕度;
(205)根据潮流计算数据,基于预想故障暂态稳定仿真计算输出的安控装置和风机脱网动作序列修改潮流计算文件,进行故障发生后的静态安全分析;
(206)对于暂态稳定仿真计算判断发生连锁脱网的预想故障,将故障发生概率分别与分段折算后的暂态电压频率安全裕度和静态安全裕度的乘积作为故障的暂态电压频率安全风险和静态安全风险,将暂态电压频率安全风险和静态安全风险加权求和作为该故障的新能源连锁脱网风险指标;
(207)固定时间周期进行包括直流闭锁、换相失败和重要联络断面故障在内的预想故障集合暂态稳定仿真计算,统计新能源连锁脱网情况,与连锁脱网预警中进行暂态稳定仿真计算故障一起将其对应的电网潮流数据和新能源连锁脱网情况加入连锁脱网在线识别子系统历史样本集合,同时将距离当前时间较远的样本从样本集中剔除,保证样本集总数目不越限。
4.根据权利要求1所述的一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,其特征在于,
暂态稳定仿真计算包括故障安控策略、风机涉网保护、风电场无功补偿和直流控保无功电压控制。
5.根据权利要求1所述的一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统,其特征在于,
所述连锁脱网防御策略在线优化子系统进行防御策略在线优化,具体包括以下步骤:
(301)预防控制策略搜索:针对预想故障集合中连锁脱网预警子系统输出的新能源连锁脱网风险指标大于门槛值的故障子集进行预防控制策略搜索计算,控制措施包括降低风场出力、降低直流功率和断面功率,直至故障后新能源连锁脱网风险小于门槛值;
(302)紧急调控预案计算:对无需进行预防控制策略搜索计算的故障中故障概率低于概率门限值但脱网量大于脱网量门限值的故障,基于暂态稳定仿真结束时的准稳态运行状态进行紧急调控预案计算。
6.一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1,基于历史样本集采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素,生成预想故障集中各故障对应的新能源连锁脱网预测模型,基于当前运行方式判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网;
S2,基于电网状态估计数据获得潮流计算数据,对预测发生新能源连锁脱网的预想故障进行暂态稳定仿真计算,根据暂态稳定仿真计算输出的故障后风机脱网情况判别连锁故障;结合环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率,进行暂态安全分析和静态安全分析,并基于故障暂态安全和静态安全分析结果进行新能源连锁脱网风险评估;
S3,连锁脱网防御策略在线优化子系统对可能发生连锁脱网的预想故障进行防御策略在线优化计算;根据新能源连锁脱网风险评估对风险指标大于风险门槛值的预想故障集合进行预防控制措施,对故障发生概率低于故障发生阈值但脱网量大于脱网量阈值的故障进行故障发生后的紧急调控预案计算。
7.根据权利要求6所述的一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御方法,其特征在于,
步骤S1具体包括以下步骤:
(101)选取历史样本集中与预想故障相关的直流双极功率换流站无功补偿容量、直流系统短路比、直流配套火电机组开机台数、风电机组出力和风电场无功补偿容量、风电场与换流站等值阻抗、重要联络断面功率、关键节点电压、关键线路投停作为初始关键影响因素,采用特征选择算法评价各类初始关键影响因素的重要性并进行特征约简,获得各个预想故障对应的影响连锁脱网关键影响因素;
(102)基于历史样本集中影响连锁脱网关键影响因素和预想故障集新能源连锁脱网评估,对每个故障采用支持向量机进行监督学习训练,生成该故障对应的新能源连锁脱网预测模型,其中新能源连锁脱网预测模型包括进行分类学习得到的是否发生连锁脱网预测模型和回归分析得到的脱网量预测模型;
(103)基于电网当前运行工况,采用新能源连锁脱网预测模型判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网并计算脱网量。
8.根据权利要求6所述的一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御方法,其特征在于,
步骤S2具体包括以下步骤:
(201)周期性获取电网状态估计数据,进行含风电场的电力系统潮流计算,得到反映电网和风电场实时运行方式的电网潮流计算数据;
(202)对连锁脱网在线识别子系统输出的发生新能源连锁脱网量大于脱网量门槛值的预想故障进行暂态稳定仿真计算,暂态稳定仿真计算包括故障安控策略、风机涉网保护、风电场无功补偿和直流控保无功电压控制,基于风机脱网的风电场数和脱网风机数判断是否发生连锁脱网,输出安控装置和风机脱网动作序列;
(203)结合外部环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率;
(204)基于预想故障暂态稳定仿真过程中的暂态电压频率和仿真结束时的准稳态电压频率进行电压和频率安全量化分析,获得预想故障暂态电压频率安全裕度;
(205)根据潮流计算数据,基于预想故障暂态稳定仿真计算输出的安控装置和风机脱网动作序列修改潮流计算文件,进行故障发生后的静态安全分析;;
(206)对于暂态稳定仿真计算判断发生连锁脱网的预想故障,将故障发生概率分别与分段折算后的暂态电压频率安全裕度和静态安全裕度的乘积作为故障的暂态电压频率安全风险和静态安全风险,将暂态电压频率安全风险和静态安全风险加权求和作为该故障的新能源连锁脱网风险指标;
(207)固定时间周期进行包括直流闭锁、换相失败和重要联络断面故障在内的预想故障集合暂态稳定仿真计算,统计新能源连锁脱网情况,与连锁脱网预警中进行暂态稳定仿真计算故障一起将其对应的电网潮流数据和新能源连锁脱网情况加入连锁脱网在线识别子系统历史样本集合,同时将距离当前时间较远的样本从样本集中剔除,保证样本集总数目不越限。
9.根据权利要求6所述的一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御方法,其特征在于,
步骤S3具体包括以下步骤:
(301)预防控制策略搜索:针对预想故障集合中新能源连锁脱网风险指标大于门槛值的故障子集进行预防控制策略搜索计算,控制措施包括降低风场出力、降低直流功率和断面功率,直至故障后新能源连锁脱网风险小于门槛值;
(302)紧急调控预案计算:对无需进行预防控制策略搜索计算的故障中故障概率低于概率门限值但脱网量大于脱网量门限值的故障,基于暂态稳定仿真结束时的准稳态运行状态进行紧急调控预案计算。
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