CN115864393B - 一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，属于新能源电力系统暂态电压稳定性分析技术领域，包括：将新能源场站电压跌落过程离散划分成多个子区间；计算各子区间内暂态电压的变化速率；确定暂降—恢复阶段各子区间系数；计算新能源场站暂态电压跌落严重度初始指标；确定电压暂态跌落过程中新能源出力场景；基于新能源出力场景对初始指标进行修正，得到新能源场站暂态电压跌落严重度指标。本发明提供的新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，综合考虑了暂态电压不同变化区间和新能源出力变化场景对稳定性的影响，能够进一步提高暂态电压跌落严重度和稳定性评估的准确性。

Description

一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法

技术领域

本发明公开了一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，属于新能源电力系统暂态电压稳定性分析技术领域。

背景技术

越来越多的新能源场站并入电网，导致并网点近区无功支撑能力不足，电压暂态稳定性下降，易发生暂态电压跌落现象。当跌落深度较大、跌落时间较长、跌落速度较快、新能源出力较大时，更加容易导致新能源场站脱网运行，系统电压崩溃等一系列严重后果。新能源场站与常规电源并网点的暂态电压变化特性具有显著区别，增加了稳定性评估与判定的难度。因此，亟需提出一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，以准确量化评估其暂态电压稳定程度，为故障情况下的暂态电压稳定控制提供参考依据。

发明内容

本发明公开了一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，解决现有技术中，暂态电压跌落评估精度低的问题。

一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，包括：

步骤1：将新能源场站电压跌落过程离散划分成多个子区间；

步骤2：计算各子区间内暂态电压的变化速率；

步骤3：确定暂降-恢复阶段各子区间系数；

步骤4：计算新能源场站暂态电压跌落严重度初始指标；

步骤5：确定电压暂态跌落过程中新能源出力场景；

步骤6：基于新能源出力场景对初始指标进行修正，得到新能源场站暂态电压跌落严重度指标。

步骤1包括：

步骤1.1：根据新能源场站提供的暂态电压跌落过程时序曲线u(t)和电压跌落门槛值U_d确定暂态电压跌落严重度计算的起止时间，当曲线u(t)上的暂态电压数值跌落到U_d时作为开始，恢复到U_d时作为结束，得到起止区间[0，t]，并统计新能源场站电压额定值U_N以及区间内的最低跌落值U_min；

步骤1.2：将[0，t]划分为：[0，t₁)，[t₁，t₂)，[t₂，t₃)，[t₃，t₄)，[t₄，t₅)，[t₅，t]，共6个子区间，其中t₁为暂态电压由U_d跌落至的时刻，t₂为暂态电压由/>跌落至/>的时刻，t₃为暂态电压由/>跌落至U_min的时刻，t₄为暂态电压由U_min恢复至/>的时刻，t₅为暂态电压由/>恢复至/>的时刻。

步骤2包括：

步骤2.1：计算电压跌落门槛值U_d和最低跌落值U_min之间的变化速率v₀作为基准速率值，其中

步骤2.2：计算各子区间内暂态电压首尾时刻之间的变化速率

i＝1，2，3，...，6，其中U_i为t_i时刻对应的暂态电压值，t₀＝0；

步骤2.3：基于变化速率vi，计算得到各子区间内暂态电压变化速率的标幺值v_i′＝v_i/v₀，i＝1，…，6。

步骤3包括：

步骤3.1：计算各子区间内暂态电压平均值进而得到各子区间的严重度系数/>其中第一个子区间[0，t₁)的严重度系数为1；

步骤3.2：计算各子区间的速率系数l_i，其中暂降阶段的速率系数与速率成正关系，即l_i＝v_i′，i＝1，2，3，恢复阶段速率系数与速率成反关系，即l_i＝1/v′_i，i＝4，5，6。

步骤4包括：

步骤4.1：基于各子区间的暂态电压跌落平均深度和区间长度，计算得到各子区间的严重度指标

步骤4.2：综合考虑各子区间的严重度系数k_i和速率系数l_i，计算得到电压跌落过程严重度初始指标

步骤5包括：

步骤5.1：统计既定历史时间周期T内的新能源出力数值P；

步骤5.2：将历史新能源出力划分为小发、中发和大发三个区间，即L＝{P|P_min≤P＜P₁}、M＝{P|P₁≤P＜P₂}和H＝{P|P₂≤P＜P_max}，其中P_min和P_max分别为历史新能源出力的最小值和最大值，历史数据中出力小于P₁的频率为0.2，即f(P)＝0.2|(P＜P₁)，出力小于P₂的频率为0.8，即f(P)＝0.8|(P＜P₂)。

步骤6包括：

步骤6.1：根据步骤5.2中划分的新能源出力区间，当新能源出力位于小发区间L时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标τ′＝0.9τ；

步骤6.2：当新能源出力位于中发区间M时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标τ′＝τ；

步骤6.3：当新能源出力位于大发区间H时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标σ′＝1.1σ。

本发明有益效果为：本发明提供的新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，综合考虑了暂态电压不同变化区间和新能源出力变化场景对稳定性的影响，能够进一步提高暂态电压跌落严重度和稳定性评估的准确性。

附图说明

图1是本发明的步骤流程图；

图2是暂态电压跌落过程中电压暂降-恢复阶段示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，如图1，包括：

步骤1：将新能源场站电压跌落过程离散划分成多个子区间；

步骤2：计算各子区间内暂态电压的变化速率；

步骤3：确定暂降-恢复阶段各子区间系数；

步骤4：计算新能源场站暂态电压跌落严重度初始指标；

步骤5：确定电压暂态跌落过程中新能源出力场景；

步骤6：基于新能源出力场景对初始指标进行修正，得到新能源场站暂态电压跌落严重度指标。

步骤1包括：

步骤1.1：根据新能源场站提供的暂态电压跌落过程时序曲线u(t)和电压跌落门槛值U_d确定暂态电压跌落严重度计算的起止时间，当曲线u(t)上的暂态电压数值跌落到U_d时作为开始，恢复到U_d时作为结束，得到起止区间[0，t]，并统计新能源场站电压额定值U_N以及区间内的最低跌落值U_min；

步骤1.2：将[0，t]划分为：[0，t₁)，[t₁，t₂)，[t₂，t₃)，[t₃，t₄)，[t₄，t₅)，[t₅，t]，共6个子区间，其中t₁为暂态电压由U_d跌落至的时刻，t₂为暂态电压由/>跌落至/>的时刻，t₃为暂态电压由/>跌落至U_min的时刻，t₄为暂态电压由U_min恢复至/>的时刻，t₅为暂态电压由/>恢复至/>的时刻。

步骤2包括：

步骤2.1：计算电压跌落门槛值U_d和最低跌落值U_min之间的变化速率v₀作为基准速率值，其中

步骤2.2：计算各子区间内暂态电压首尾时刻之间的变化速率

i＝1，2，3，...，6，其中U_i为t_i时刻对应的暂态电压值，t₀＝0；

步骤2.3：基于变化速率v_i，计算得到各子区间内暂态电压变化速率的标幺值v_i′＝v_i/v₀，i＝1，…，6。

步骤3包括：

步骤3.1：计算各子区间内暂态电压平均值进而得到各子区间的严重度系数/>其中第一个子区间[0，t₁)的严重度系数为1；

步骤3.2：计算各子区间的速率系数l_i，其中暂降阶段的速率系数与速率成正关系，即l_i＝v_i′，i＝1，2，3，恢复阶段速率系数与速率成反关系，即l_i＝1/v′_i，i＝4，5，6。

步骤4包括：

步骤4.1：基于各子区间的暂态电压跌落平均深度和区间长度，计算得到各子区间的严重度指标

步骤4.2：综合考虑各子区间的严重度系数k_i和速率系数l_i，计算得到电压跌落过程严重度初始指标

步骤5包括：

步骤5.1：统计既定历史时间周期T内的新能源出力数值P；

步骤5.2：将历史新能源出力划分为小发、中发和大发三个区间，即L＝{P|P_min≤P＜P₁}、M＝{P|P₁≤P＜P₂}和H＝{P|P₂≤P＜P_max}，其中P_min和P_max分别为历史新能源出力的最小值和最大值，历史数据中出力小于P₁的频率为0.2，即f(P)＝0.2|(P＜P₁)，出力小于P₂的频率为0.8，即f(P)＝0.8|(P＜P₂)。

步骤6包括：

步骤6.1：根据步骤5.2中划分的新能源出力区间，当新能源出力位于小发区间L时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标τ′＝0.9τ；

步骤6.2：当新能源出力位于中发区间M时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标τ′＝τ；

步骤6.3：当新能源出力位于大发区间H时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标σ′＝1.1σ。

实施例中，步骤1：暂态电压跌落曲线u(t)如图2所示，取U_d＝0.8，U_N＝1.0，起止区间[0，t]＝[0s，0.038s]，暂态电压跌落门槛值U_min；6个子区间分别为

[0s，0.005s)，[0.005s，0.009s)，[0.009s，0.017s)，[0.017s，0.022s)，[0.022s，0.025s)，[0.025s，0.038s]。

步骤2：计算基准速率值v₀＝11.76；计算子区间的电压变化速率v₁＝13.4，v₂＝16.5，v₃＝8.38，v₄＝13.4，v₅＝22，v₆＝5.15；计算子区间的电压变化速率标幺值v₁′＝1.14，v₂′＝1.40，v₃′＝0.71，v₄′＝1.14，v₅′＝1.87，v₆′＝0.44。

步骤3：计算各子区间内暂态电压平均值 计算各子区间的严重度系数k₁＝1，k₂＝1.1，k₃＝1.2，k₄＝1.2，k₅＝1.1，k₆＝1；计算各子区间的速率系数l₁＝1.14，l₂＝1.40，l₃＝0.71，l₄＝0.88，l₅＝0.53，l₆＝2.27。

步骤4：计算得到各子区间的严重度指标σ₁＝0.00115，σ₂＝0.0012，σ₃＝0.00288，σ₄＝0.0018，σ₅＝0.0009，σ₆＝0.00299；计算得到电压跌落过程严重度初始指标σ＝0.01483。

步骤5：统计一天内96个新能源出力数值P，P_min＝312MW，P_max＝2568MW，P₁＝566MW，P₂＝1985MW。

步骤6：若电压跌落期间有功出力属于场景L＝{P|312MW≤P＜566MW}，则σ′＝0.01334；若电压跌落期间有功出力属于场景M＝{P|566MW≤P＜1985MW}，则τ′＝0.01483；若电压跌落期间有功出力属于场景H＝{P|1985MW≤P＜2568MW}，则：σ′＝0.01631。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，其特征在于，包括：

步骤1：将新能源场站电压跌落过程离散划分成多个子区间；

步骤2：计算各子区间内暂态电压的变化速率；

步骤2.1：计算电压跌落门槛值U_d和最低跌落值U_min之间的变化速率v₀作为基准速率值，其中

步骤2.2：计算各子区间内暂态电压首尾时刻之间的变化速率i＝1，2，3，...，6，其中U_i为t_i时刻对应的暂态电压值，t₀＝0；

步骤2.3：基于变化速率v_i，计算得到各子区间内暂态电压变化速率的标幺值v_i′＝v_i/v₀，i＝1，…，6；

步骤3：确定暂降—恢复阶段各子区间系数；

步骤3.1：计算各子区间内暂态电压平均值进而得到各子区间的严重度系数/>其中第一个子区间[0，t₁)的严重度系数为1；

步骤3.2：计算各子区间的速率系数l_i，其中暂降阶段的速率系数与速率成正关系，即l_i＝v_i′，i＝1，2，3，恢复阶段速率系数与速率成反关系，即l_i＝1/v′_i，i＝4，5，6；

步骤4：计算新能源场站暂态电压跌落严重度初始指标；

步骤4.1：基于各子区间的暂态电压跌落平均深度和区间长度，计算得到各子区间的严重度指标

步骤4.2：综合考虑各子区间的严重度系数k_i和速率系数l_i，计算得到电压跌落过程严重度初始指标

步骤5：确定电压暂态跌落过程中新能源出力场景；

步骤6：基于新能源出力场景对初始指标进行修正，得到新能源场站暂态电压跌落严重度指标。

2.根据权利要求1所述的一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1.1：根据新能源场站提供的暂态电压跌落过程时序曲线u(t)和电压跌落门槛值U_d确定暂态电压跌落严重度计算的起止时间，当曲线u(t)上的暂态电压数值跌落到U_d时作为开始，恢复到U_d时作为结束，得到起止区间[0，t]，并统计新能源场站电压额定值U_N以及区间内的最低跌落值U_min；

步骤1.2：将[0，t]划分为：[0，t₁)，[t₁，t₂)，[t₂，t₃)，[t₃，t₄)，[t₄，t₅)，[t₅，t]，共6个子区间，其中t₁为暂态电压由U_d跌落至的时刻，t₂为暂态电压由/>跌落至/>的时刻，t₃为暂态电压由/>跌落至U_min的时刻，t₄为暂态电压由U_min恢复至/>的时刻，t₅为暂态电压由/>恢复至/>的时刻。

3.根据权利要求1所述的一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，其特征在于，步骤5包括：

步骤5.1：统计既定历史时间周期T内的新能源出力数值P；

步骤5.2：将历史新能源出力划分为小发、中发和大发三个区间，即L＝{P|P_min≤P＜P₁}、M＝{P|P₁≤P<P₂}和H＝{P|P₂≤P<P_max}，其中P_min和P_max分别为历史新能源出力的最小值和最大值，历史数据中出力小于P₁的频率为0.2，即f(P)＝0.2|(P<P₁)，出力小于P₂的频率为0.8，即f(P)＝0.8|(P<P₂)。

4.根据权利要求3所述的一种新能源场站暂态电压跌落严重度指标计算方法，其特征在于，步骤6包括：

步骤6.1：根据步骤5.2中划分的新能源出力区间，当新能源出力位于小发区间L时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标σ′＝0.9σ；

步骤6.2：当新能源出力位于中发区间M时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标σ′＝σ；

步骤6.3：当新能源出力位于大发区间H时，新能源场站暂态电压跌落严重度指标σ′＝1.1σ。