CN110896217A - 一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法，其包括：通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机；确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法；基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施，解决对提升受端电网电压稳定性的方法的需求问题。

Description

一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法及装置

技术领域

本申请涉及电力系统领域，具体涉及一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法，同时涉及一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制装置。

背景技术

受端负荷中心发生电压失稳的风险增大，近年来国内外许多受端系统都出现了用电负荷的迅猛增长、最高用电负荷占全网比重逐渐增加的情况，而受端系统内部主力电厂建设不足，大量的电能需要进行远距离传输，受端系统对外来电力的依赖程度不断提高，导致电网安全稳定运行的主要矛盾从功角稳定问题转化为电压稳定问题。此外，受环境和建设成本等因素制约，电网结构相对薄弱，系统往往运行在重负荷条件下，不利于电压稳定的负荷比例越来越大，这些因素导致电压不稳定或电压崩溃引起的局部失负荷或大面积停电事故呈现增长的趋势。风电和光伏等新能源大量并网，远距离跨区输电规模持续增长，电网格局和电源结构重大改变，华东电网、广东电网受电比例越来越大，“强直弱交”特征突出，电网特性发生深刻变化，电网单一交流故障导致多回直流同时换相失败，造成受端电网有功功率短时大容量缺额，严重威胁整个系统的安全运行；交直流系统相互作用以及动态负荷的日益增长，受端电网电压稳定问题越来越突出，动态无功不足导致局部电压失稳向全局电压崩溃的安全稳定风险显著增大，若无法对电力系统电压稳定性进行准确评估并及时采取控制措施，很可能引发严重电压失稳及崩溃事故，威胁整个电网的安全稳定运行。

实际电网中的电压稳定监测和评估，目前国内外主要采用基于固定电压阈值的工程判据作为标准，但至关重要的电压阈值和持续时间设定更多地依赖于系统运行人员的主观经验，面对不同的系统时缺乏有效的判断标准和理论依据，难以准确评估系统的电压稳定或者失稳的程度。准确的电压稳定评估是预防复杂电网电压失稳的基本前提。相较而言，静态电压稳定问题可基于经典的潮流可解性或线性化微分方程进行解析评估；而暂态电压稳定问题，由于高维、时变、强非线性等特点，其稳定分析的研究更为迫切和困难。故亟需一种交直流大比例受电重要负荷中心的暂态电压稳定快速评估。

同时目前电网针对电压稳定的控制措施，一般是加装并联无功补偿设备，调相机、SVC、SVG等，而对于电力系统最大的无功电源发电机，励磁参数一般采用典型参数，并不针对电网电压失稳特性，在暂态过程中对无功的响应往往并非最优特性，因此如果能针对受端电网电压稳定特性，定制化调整机组的参数，可使得机组在暂态过程发挥最优电压无功特性，降低系统发生电压失稳的风险。

综上，传统基于性能平均化思想的技术，因未充分考虑不同电网的需求差异化问题，已无法满足现有诸多复杂电网的功率传输和稳定控制问题，迫切需要一种提升受端电网电压稳定性的方法,以保证电网安全稳定运行。

发明内容

本申请提供一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法，用于解决对提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法的需求问题。

本申请提供一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法，包括：

通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机；

确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法；

基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施。

优选的，所述通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机，包括：

根据电网量测轨迹，获取适用于实际电网的暂态电压稳定指标，量化分析系统暂态电压稳定裕度；

通过轨迹灵敏度，分析各动态无功装置对系统电压稳定的影响程度，确定主要影响因素；

通过分析各节点暂态电压稳定指标，确定系统的薄弱节点或者薄弱区域，对所述薄弱节点或薄弱区域的关键节点进行灵敏度分析，确定影响系统电压稳定的主导发电机。

优选的，还包括：

分析不同运行工况下，确定主导电压稳定的发电机辨识方案。

优选的，所述确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法，包括：

分析发电机控制系统参数对系统暂态电压稳定性的影响，评估发电机控制参数对暂态电压稳定的响应特性，确定主导发电机暂态电压稳定控制性能的评估指标；

通过所述评估指标确定影响暂态电压稳定性的发电机关键的控制系统参数，并确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定性能指标的实测方法。

优选的，还包括：

在实用电压稳定判据的基础上，构造暂态电压稳定指标，定量分析系统电压稳定性；

通过所述指标量化各动态无功补偿装置对系统电压稳定的影响，通过灵敏度分析确定主导发电机的辨识方法。

优选的，所述基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定控制措施，包括：

基于性能差异化思想和基于影响电网稳定性的发电机关键控制参数，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定基于性能差异化思想的发电机暂态电压稳定性控制措施。

与本申请提供的方法相对应的，本申请同时提供一种提升受端电网电压稳定性的装置，其特征在于，包括：

主导发电机识别单元，用于通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机；

评估指标确定单元，用于确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法；

稳定性控制措施确定单元，用于基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施。

本申请提供一种提升受端电网电压稳定性的方法，基于性能差异化思想提长受端电网电压稳定性的网源协调性能评估和优化技术，提升受端电网的电压稳定性，满足对对提升受端电网电压稳定性的方法的需求问题。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法流程示意图；

图2是本申请实施例涉及的基于性能差异化思想的提升受端电网电压稳定性的网源协调性能评估和优化技术流程示意图；

图3本申请实施例涉及的3机10节点电网图；

图4本申请实施例涉及的发电机调差系数对受端系统暂态电压稳定性的影响的曲线图；

图5是本申请实施提供的一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制装置示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

图1为本申请实施例提供的一种提升受端电网电压稳定性的方法，下面结合图1对本申请提供的方法进行详细说明。

步骤S101，通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机。

根据电网量测轨迹，获取适用于实际电网的暂态电压稳定指标，量化分析系统暂态电压稳定裕度；通过轨迹灵敏度，分析各动态无功装置(包括发电机、同步调相机、SVC、STATCOM等)对系统电压稳定的影响程度，确定主要影响因素；然后，通过分析各节点暂态电压稳定指标，确定影响系统电压稳定的主导发电机。分析不同运行工况下，确定主导电压稳定的发电机辨识方案。

步骤S102，确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法。

通过分析发电机励磁等控制系统参数对系统暂态电压稳定性的影响，通过灵敏度等分析方法评估发电机控制参数对暂态电压稳定的响应特性，确定主导发电机暂态电压稳定控制性能的评估指标；通过所述评估指标确定影响暂态电压稳定性的发电机关键的控制系统参数，并确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定性能指标的实测方法。

在实用电压稳定判据的基础上，构造暂态电压稳定指标，定量分析系统电压稳定性；通过所述指标量化各动态无功补偿装置对系统电压稳定的影响，通过灵敏度分析确定主导发电机的辨识方法。

步骤S103，基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施。

基于性能差异化思想和基于影响电网稳定性的发电机关键控制参数，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定基于性能差异化思想的发电机暂态电压稳定性控制措施。

针对实用判据存在的问题，首先将其看作是一组由电压参考值和低于该参考值的最大可接受持续时间构成的单一二元表判据，考虑暂态电压跌落对时间的积分，并与最大允许跌落量进行比较，构造基于二元表判据的稳定裕度指标，可定量分析暂态电压稳定的程度。其次，考虑感应电动机负荷的临界稳定电压作为暂态最低电压限制，低压减载动作电压作为稳态恢复电压的限制，采用多个二元表判据，对于不同的电压跌落水平考虑不同的时间限制，电压跌落程度越大，对应的权重系数越大，使得评估更加合理。对不同系统/母线的电压不同的稳定要求、系统负荷动态特性、故障的严重程度，更加灵活地设定不同的多二元表判据，更加准确地反映不同情形下电网暂态电压稳定水平，适用于实际电网的在线电压稳定分析；在此基础上，通过灵敏度分析确定适应不同运行工况的主导发电机方法。

图2示出了基于性能差异化思想的提升受端电网电压稳定性的网源协调性能评估和优化技术流程示意图，网源协调性能评估和优化技术分别从电网侧和发电机侧两方面出发，电网侧主要通过灵敏度分析识别主导发电机，发电机侧主要分析控制系统参数对系统暂态电压稳定性的影响，确定主导发电机电压稳定性能指标及实测方法，然后，通过网源协调优化，然后基于性能差异化思想，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施。

下面再结合附图3对本发明提出的基于发电机性能差异化提升受端电网电压稳定性的具体实施方法作进一步详细描述。

以3机10节点电网为例，如图3所示，送受端的线路为多回输电线路，输送功率约为5000MW。首先采用本发明的方法识别出电网侧的主导发电机 G3；分析发电机侧发电机励磁等控制参数对系统暂态电压稳定性的影响，以调差系数为例，设输电线路发生单回三相短路跳线故障，发电机取不同调差系数时对受端电网母线B6处电压稳定性的影响如图4所示。

从图4仿真结果不难看出，改变发电机参数调差系数对受端电网电压稳定性有影响，且调差系数为负时电压稳定性更好。依次可求出发电机侧机组影响受端系统暂态电压稳定性的主要参数。

网源协调优化控制，电网侧采用本发明提出的方法确定主导发电机，发电机侧在上述证明主要影响参数的基础上，控制发电机的相应参数，在输电线路故障的情况下受端电压及系统的输电能力都有所提升，从而验证了本发明基于性能差异化思想的提升受端电压稳定性的网源协调性能评估的优化技术的正确性和有效性。

本申请提供的一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法相对应的，本申请同时提供一种提升受端电网电压稳定性的装置500，如图5所示，包括:

主导发电机识别单元510，用于通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机；

评估指标确定单元520，用于确定电网侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法；

稳定性控制措施确定单元530，用于基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施。

本申请提供一种提升受端电网电压稳定性的方法，基于性能差异化思想提长受端电网电压稳定性的网源协调性能评估和优化技术，提升受端电网的电压稳定性，满足对对提升受端电网电压稳定性的方法的需求问题。在本申请提供的方法中，主导发电机电压稳定性能指标基于实测数据进行计算，实验方法简单有效，在分析发电机关键控制参数的暂态电压稳定灵敏度基础上研究电压稳定优化方法，解决了如何利用性能差异化思想提升受端电网的电压稳定性的现有技术难点，适合实际工程应用。并且本申请提供的方法对工况无特殊要求，并网情况下适合所有工况，计算结果鲁棒性较好；通过发电机组实例分析结果，验证了基于性能差异化思想的提升受端电网电压稳定性的网源协调性能评估和优化技术的准确性，显示出该方法具有较强的工程实用性。

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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制方法，其特征在于，包括：

通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机；

确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法；

基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机，包括：

根据电网量测轨迹，获取适用于实际电网的暂态电压稳定指标，量化分析系统暂态电压稳定裕度；

通过轨迹灵敏度，分析各动态无功装置对系统电压稳定的影响程度，确定主要影响因素；

通过分析各节点暂态电压稳定指标，确定系统的薄弱节点或者薄弱区域，对所述薄弱节点或薄弱区域的关键节点进行灵敏度分析，确定影响系统电压稳定的主导发电机。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

分析不同运行工况下，确定主导电压稳定的发电机辨识方案。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法，包括：

分析发电机控制系统参数对系统暂态电压稳定性的影响，评估发电机控制参数对暂态电压稳定的响应特性，确定主导发电机暂态电压稳定控制性能的评估指标；

通过所述评估指标确定影响暂态电压稳定性的发电机关键的控制系统参数，并确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定性能指标的实测方法。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，还包括：

在实用电压稳定判据的基础上，构造暂态电压稳定指标，定量分析系统电压稳定性；

通过所述指标量化各动态无功补偿装置对系统电压稳定的影响，通过灵敏度分析确定主导发电机的辨识方法。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定控制措施，包括：

基于性能差异化思想和基于影响电网稳定性的发电机关键控制参数，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定基于性能差异化思想的发电机暂态电压稳定性控制措施。

7.一种提升受端电网电压稳定性的网源协调控制装置，其特征在于，包括：

主导发电机识别单元，用于通过灵敏度分析识别出电网侧适应不同运行工况的主导发电机；

评估指标确定单元，用于确定发电机侧主导发电机暂态电压稳定控制性能评估指标及实测方法；

稳定性控制措施确定单元，用于基于性能差异化思想，结合电网侧暂态电压稳定特性，确定发电机暂态电压的稳定性控制措施。

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