CN113241792B - 一种对电力电子电源并网机型规划的方法及装置 - Google Patents

一种对电力电子电源并网机型规划的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对电力电子电源并网机型规划的方法及装置，所述方法包括：计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于所述电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性；当电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。

Description

一种对电力电子电源并网机型规划的方法及装置
技术领域
本发明涉及高比例电力电子电力系统技术领域，更具体地，涉及一种对电力电子电源并网机型规划的方法及系统。
背景技术
近年来，随着可再生能源发电事业的蓬勃发展，传统电力系统正在向“高比例新能源电源”和“高比例电力电子化”的方向演变。新能源电源需在电力电子变流器控制和变换下接入交流电力系统，由此造成“双高”电力系统的动态特性发生了重大改变。
现有研究表明，电力电子电源场站间强交互作用是电力系统安全稳定性问题的重要诱因，其机组选型、参数整定等技术指标直接影响电力系统的动态过程。相比于传统电力系统，高比例新能源电力系统中的电力电子电源场站占比明显增加，电力电子电源间出现强交互作用的可能性大大升高，电力系统处于的安全稳定风险随之增加。
近年来，由电力电子电源场站引起的电力系统安全稳定性问题频发，合理制定电力电子电源场站的机型选择策略，对保证电力系统安全稳定性具有重要意义。现有技术中电力电子电源场站的机型规划方法多采用局部指标进行机型适用性分析，忽略了电力系统安全稳定性的要求。
因此，需要一种技术，以实现对电力电子电源并网机型进行规划。
发明内容
本发明技术方案提供一种对电力电子电源并网机型规划的方法及装置，以解决如何对电力电子电源并网机型进行规划的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种对电力电子电源并网机型规划的方法，所述方法包括：
计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；
当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于所述电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性；
当电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。
优选地，当电力电子电源场站不为安全稳定时，调整电力电子电源的机型参数直至电力电子电源场站为安全稳定。
优选地，还包括：通过小增益定理基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性。
优选地，还包括：
依次计算各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站；
基于各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站与稳定极限USILimit间的关系确定各电力电子电源机型的稳定裕度Kss；
稳定裕度Kss的表达式为：
Kss＝USI1|场站-USILimit
其中，USI1|场站为电力电子电源机型接入时的电力电子电源场站的动态统一稳定性判据，USILimit为稳定极限；
基于各电力电子电源机型的稳定裕度Kss判断各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的稳定性。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种对电力电子电源并网机型规划的装置，所述装置包括：
第一计算单元，用于计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；
第二计算单元，用于当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于所述电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性；
结果单元，用于电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。
优选地，还包括调整单元，用于当电力电子电源场站不为安全稳定时，调整电力电子电源的机型参数直至电力电子电源场站为安全稳定。
优选地，所述第一计算单元还用于：通过小增益定理基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性。
优选地，所述第一计算单元还用于：
依次计算各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站；
基于各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站与稳定极限USILimit间的关系确定各电力电子电源机型的稳定裕度Kss；
稳定裕度Kss的表达式为：
Kss＝USI1|场站-USILimit
其中，USI1|场站为电力电子电源机型接入时的电力电子电源场站的动态统一稳定性判据，USILimit为稳定极限；
所述结果单元还用于，基于各电力电子电源机型的稳定裕度Kss判断各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的稳定性。
本发明技术方案提供了一种对电力电子电源并网机型规划的方法及装置，其中方法包括：计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性；当电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。本发明技术方案中，统一性稳定判据被用于分析电力电子电力系统接入交流电网时电力系统的安全稳定性，同时考虑了电力电子电源场站间发生强交互作用引发的振荡失稳，因此具有被广泛应用于电力系统稳定性分析的前景。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的一种对电力电子电源并网机型规划的方法流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的实际电力系统模型示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的单场站(区域)-无穷大系统模型示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的一种对电力电子电源并网机型规划的方法流程图；以及
图5为根据本发明优选实施方式的一种对电力电子电源并网机型规划的装置结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的一种对电力电子电源并网机型规划的方法流程图。如图1所示，本发明提供一种对电力电子电源并网机型规划的方法，方法包括：
步骤101：计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；
本发明建立电力电子电力系统仿真模型，选取某一电力电子电源场站为研究对象；本发明选取某一电力电子电源场站为研究对象，研究对象需可被辨识其基本参数与传递函数。
本发明计算电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI1|场站，评估单场站的安全稳定性。本发明计算电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI1|场站，基于小增益定理判断电力电子电源场站的安全稳定性；若电力电子电源场站无法满足动态统一性稳定判据USI1|场站的安全稳定要求，则判定电力电子电源在当前参数下不适合接入现有电力系统，应重新整定电力电子电源参数直至满足动态统一性稳定判据的要求，并记录电力电子电源的动态统一性稳定判据USI1|场站数值。
步骤102：当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性。
本发明计算电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，评估电力系统的安全稳定性。
本发明计算电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，用于测试新机型接入条件下电力电子电源区域的电力系统安全稳定性，并基于小增益定理判断电力电子电源区域的安全稳定性；
若电力电子电源区域无法满足动态统一性稳定判据USI1|区域的要求，则判定电力电子电源机组在当前参数下不适合接入现有电力系统，应重新整定电力电子电源机组参数直至满足动态统一性稳定判据的要求，并记录电力电子电源机组的动态统一性稳定判据指标的数值。
步骤103：当电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。
本发明记录电力电子电源机组的型号、参数整定结果、电力电子电源场站和电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域结果，进而为电力电子电源选型工作提供指导。本发明收集经整定的电力电子电源场站机型、容量和参数等技术指标，记录电力电子电源场站和电力电子电源区域的动态统一性稳定判据指标的结果。
优选地，当电力电子电源场站不为安全稳定时，调整电力电子电源的机型参数直至电力电子电源场站为安全稳定。
优选地，还包括：通过小增益定理基于电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性。
优选地，还包括：依次计算各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站；
基于各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站与稳定极限USILimit间的关系确定各电力电子电源机型的稳定裕度Kss；
稳定裕度Kss的表达式为：
Kss＝USI1|场站-USILimit
其中，USI1|场站为电力电子电源机型接入时的电力电子电源场站的动态统一稳定性判据，USILimit为稳定极限；
基于各电力电子电源机型的稳定裕度Kss判断各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的稳定性。
稳定裕度Kss越大，表明电力电子电源机型并网的稳定性越好，最终采用稳定裕度Kss较大的机型，作为电力电子电源机型的规划备选。
本发明中，稳定极限可以是USILimit＝1，稳定裕度是指实际的USILimit减去1。
本发明按照上述步骤，直至完成所有待测试电力电子电源场站机型的动态统一性稳定判据USI1|场站整定计算，分析对比各机型的整定结果，确定最佳的电力电子电源场站机型方案。本发明对比所有待测试电力电子电源场站机型的动态统一性稳定判据USI1|场站的测试结果，进而确定最佳的电力电子电源场站机型方案。
本发明提出了一种基于统一性稳定判据的电力电子电源场站(区域)机型规划方法，本发明具有严密的理论支撑和明确的物理意义。本发明提出的电力电子电源场站(区域)机型规划方法，考虑了电力电子电源场站机型参数对局部电网和整体电力系统的安全稳定性影响，弥补了现有机型规划方法因忽略电源间强交互作用而造成的电力系统的失稳风险。本发明提出的电力电子电源场站(区域)机型规划方法计算过程简单、准确性高，满足了工程现场的应用需求。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
以如图2的实际电力系统为例，对本发明进一步的详细说明。本发明的流程图如图4所示，本发明方法的具体步骤如下：
步骤A：计算目标电力电子电源机型接入电力系统时的动态统一性稳定判据USI1|场站，判断电力电子电源场站接入条件下电力电子电源区域的安全稳定性；
步骤B：若不满足电力系统安全稳定性标准，则调整电力电子电源场站机型参数，直至满足电力电子电源场站安全稳定性标准；
步骤C：计算电力电子电源场站所在电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，判断电力电子电源场站接入条件下电力电子电源区域的安全稳定性；
步骤D：若不满足电力系统安全稳定性，则再次调整电力电子电源场站机型参数，直至同时满足电力电子电源场站和电力电子电源区域的安全稳定性标准；
步骤E：重复上述步骤，直至完成所有待测试电力电子电源场站机型的安全稳定性测试实验；
步骤F：对比分析不同电力电子电源场站机型下的电力系统安全稳定性、可接入电力电子电源机组容量等技术指标，最终确定最佳的电力电子电源场站机型。
图5为根据本发明优选实施方式的一种对电力电子电源并网机型规划的装置结构图。如图5所示，本发明提供一种对电力电子电源并网机型规划的装置，装置包括：
第一计算单元，用于计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；优选地，第一计算单元还用于：通过小增益定理基于电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性。
第二计算单元，用于当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性。
结果单元，用于电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。
优选地，装置还包括调整单元，用于当电力电子电源场站不为安全稳定时，调整电力电子电源的机型参数直至电力电子电源场站为安全稳定。
优选地，所述第一计算单元还用于：
依次计算各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站；
基于各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站与稳定极限USILimit间的关系确定各电力电子电源机型的稳定裕度Kss；
稳定裕度Kss的表达式为：
Kss＝USI1|场站-USILimit
其中，USI1|场站为电力电子电源机型接入时的电力电子电源场站的动态统一稳定性判据，USILimit为稳定极限；
所述结果单元还用于，基于各电力电子电源机型的稳定裕度Kss判断各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的稳定性。
稳定裕度Kss越大，表明电力电子电源机型并网的稳定性越好，最终采用稳定裕度Kss较大的机型，作为电力电子电源机型的规划备选。
本发明中，稳定极限可以是USILimit＝1，稳定裕度是指实际的USILimit减去1。
本发明优选实施方式的一种对电力电子电源并网机型规划的装置500与本发明另一优选实施方式的一种对电力电子电源并网机型规划的方法100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (4)

1.一种对电力电子电源并网机型规划的方法，所述方法包括：
计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1判断电力电子电源场站的安全稳定性，包括：通过小增益定理基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；依次计算各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站；
基于各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站与稳定极限USILimit间的关系确定各电力电子电源机型的稳定裕度Kss；
稳定裕度Kss的表达式为：
Kss＝USI1|场站-USILimit
其中，USI1|场站为电力电子电源机型接入时的电力电子电源场站的动态统一稳定性判据，USILimit为稳定极限；
基于各电力电子电源机型的稳定裕度Kss判断各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的稳定性；
当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于所述电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性；
当电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。
2.根据权利要求1所述的方法，当电力电子电源场站不为安全稳定时，调整电力电子电源的机型参数直至电力电子电源场站为安全稳定。
3.一种对电力电子电源并网机型规划的装置，所述装置包括：
第一计算单元，用于计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站，基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性，包括：通过小增益定理基于所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站判断电力电子电源场站的安全稳定性；
依次计算各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站；
基于各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI1|场站与稳定极限USILimit间的关系确定各电力电子电源机型的稳定裕度Kss；
稳定裕度Kss的表达式为：
Kss＝USI1|场站-USILimit
其中，USI1|场站为电力电子电源机型接入时的电力电子电源场站的动态统一稳定性判据，USILimit为稳定极限；
结果单元还用于，基于各电力电子电源机型的稳定裕度Kss判断各电力电子电源机型接入时电力电子电源场站的稳定性；
第二计算单元，用于当电力电子电源场站为安全稳定时，计算目标电力电子电源机型接入时电力电子电源场站所在的电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域，基于所述电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI1|区域判断电力电子电源区域的安全稳定性；
结果单元，用于电力电子电源区域为安全稳定时，确定目标电力电子电源机型为规划机型。
4.根据权利要求3所述的装置，还包括调整单元，用于当电力电子电源场站不为安全稳定时，调整电力电子电源的机型参数直至电力电子电源场站为安全稳定。
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