CN219535641U - 新能源场站宽频振荡就地监测控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电力系统技术领域，特别涉及一种新能源场站宽频振荡就地监测控制装置，其中，装置包括：采集模块，用于采集新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据；判断模块，用于计算母线上各模态对应的等效导纳，并判断实部是否大于零；控制模块，用于在所述实部均大于零时，判定宽频振荡稳定性满足需求，否则判定存在宽频振荡风险。本申请实施例可以基于新能源场站母线电压和新能源机组群馈线电流的实测数据，就地监测并抑制该场站的宽频振荡，以实时获取新能源场站宽频振荡的稳定性情况，从而维护了电力系统的安全性，提升了新能源场站风险响应的速度和效率，更加可靠。

Description

新能源场站宽频振荡就地监测控制装置

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，特别涉及一种新能源场站宽频振荡就地监测控制装置。

背景技术

新能源发电与柔性交直流输变电逐渐成为新型电力系统的发展趋势，其中，电力电子变流器之间及其与电网之间相互作用引发的宽频振荡影响了现代电网的设备安全、系统稳定和用电质量。

相关技术中，宽频振荡监测与控制方法主要通过子站和主站相结合的方式进行，以避免产生多次大规模切除风电，造成弃风后果。

然而，相关技术中，子站和主站结合的方式无法实现新能源场站宽频振荡的及时优化，且主要面向新能源电力系统或区域电网的广域监测和控制，难以就地对宽频振荡进行抑制，无法针对电力系统安全漏洞实现高效实时的发现与就地解决，可靠性与实用性不足，亟待解决。

实用新型内容

本申请提供一种新能源场站宽频振荡就地监测控制装置，以解决相关技术中，子站和主站结合的方式无法实现新能源场站宽频振荡的及时优化，且主要面向新能源电力系统或区域电网的广域监测和控制，难以就地对宽频振荡进行抑制，无法针对电力系统安全漏洞实现高效实时的发现与就地解决，可靠性与实用性不足等问题。

本申请提供一种新能源场站宽频振荡就地监测控制装置，包括：采集模块，用于采集新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据；判断模块，所述判断模块与所述采集模块相连，用于根据所述母线宽频电压相量测量数据和所述新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据计算母线上各模态对应的等效导纳，并判断所述各模态对应的等效导纳的实部是否大于零；控制模块，所述控制模块与所述判断模块相连，，用于在所述各模态对应的等效导纳的实部均大于零时，判定所述新能源场站的宽频振荡稳定性满足需求，否则判定所述新能源场站在实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险。

具体地，所述母线上各模态对应的等效导纳的计算公式为：

其中，Y_k为母线上第k个模态对应的等效导纳，为第k个模态对应的母线宽频电压相量，/>为新能源机组群馈线i的宽频电流相量，m为母线的新能源机组群馈线总数，k＝1,...,n，n为母线的模态总数。

可选地，所述控制模块包括：计算单元，用于计算各新能源机组群馈线实部小于或等于零的模态的等效导纳；切断单元，用于切断所有新能源机组群馈线中等效导纳实部最小的馈线，以重新采集所述母线宽频电压相量测量数据和所述新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。

具体地，所述实部小于或等于零的模态的等效导纳的计算公式为：

其中，Y_ip为新能源机组群馈线i的第p个模态对应的等效导纳，为第p个模态对应的新能源机组群馈线i的宽频电流相量，/>为第p个模态对应的母线宽频电压相量。

可选地，所述控制模块还包括：优化单元，用于在判定所述新能源场站在实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险时，进行优化。

另外，所述装置还包括：宽频相量测量装置，所述宽频相量测量装置与所述采集模块相连，以采集所述新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。

本申请实施例可以基于新能源场站母线电压和新能源机组群馈线电流的实测数据，就地监测并抑制该场站的宽频振荡，以实时获取新能源场站宽频振荡的稳定性情况，并针对潜在风险时及时进行优化，从而维护了电力系统的安全性，提升了新能源场站风险响应的速度和效率，更加可靠。由此，解决了相关技术中，子站和主站结合的方式无法实现新能源场站宽频振荡的及时优化，且主要面向新能源电力系统或区域电网的广域监测和控制，难以就地对宽频振荡进行抑制，无法针对电力系统安全漏洞实现高效实时的发现与就地解决，可靠性与实用性不足等问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制装置的结构示意图

图2为本申请一个实施例的新能源场站就地监测控制系统的结构示意图；

图3为本申请一个实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制器的结构示意图；

图4为本申请一个实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制的过程示意图；

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制装置。针对上述背景技术中提到的相关技术中，子站和主站结合的方式无法实现新能源场站宽频振荡的及时优化，且主要面向新能源电力系统或区域电网的广域监测和控制，难以就地对宽频振荡进行抑制，无法针对电力系统安全漏洞实现高效实时的发现与就地解决，可靠性与实用性不足的问题，本申请提供了一种新能源场站宽频振荡就地监测控制方法，可以基于新能源场站母线电压和新能源机组群馈线电流的实测数据，就地监测并抑制该场站的宽频振荡，以实时获取新能源场站宽频振荡的稳定性情况，并针对潜在风险时及时进行优化，从而维护了电力系统的安全性，提升了新能源场站风险响应的速度和效率，更加可靠。由此，解决了相关技术中，子站和主站结合的方式无法实现新能源场站宽频振荡的及时优化，且主要面向新能源电力系统或区域电网的广域监测和控制，难以就地对宽频振荡进行抑制，无法针对电力系统安全漏洞实现高效实时的发现与就地解决，可靠性与实用性不足等问题。

具体而言，图1是本申请实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制装置的结构示意图。

如图1所示，该新能源场站宽频振荡就地监测控制装置10包括：采集模块100、判断模块200和控制模块300。

其中，采集模块100，用于采集新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。

可以理解的是，在本申请实施例中，测量数据的采集可通过宽频相量测量及宽频振荡就地监测控制器获取。

在部分实施例中，可通过将宽频相量测量及宽频振荡就地监测控制器安装在新能源场站中，以实时获取新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。如图2所示，为本申请一个实施例的新能源场站就地监测控制系统的结构示意图，可作为本申请实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制方法的一种实现形式

本申请实施例可以采集新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据，通过实时获取新能源场站中监测数据，以进一步检测电力系统的安全性。

判断模块200，判断模块200与采集模块100相连，用于根据母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据计算母线上各模态对应的等效导纳，并判断各模态对应的等效导纳的实部是否大于零。

可以理解的是，在实际执行过程中，可以通过上述步骤测量所得母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据，根据测量数据中，各模态所对应母线宽频电压相量，及各模态下每条新能源机组群馈线所对应的宽频电流相量，计算母线上各模态对应的等效导纳，根据计算所得结果，判断各模态所对应等效导纳的实部是否大于零。

本申请实施例可以根据母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据计算母线上各模态对应的等效导纳，并判断各模态对应的等效导纳的实部是否大于零，从而基于新能源场站实际监测数据，由计算获取实时宽频振荡情况，提升了宽频振荡监控的可靠性。

具体地，在本申请的一个实施例中，母线上各模态对应的等效导纳的计算公式为：

其中，Y_k为母线上第k个模态对应的等效导纳，为第k个模态对应的母线宽频电压相量，/>为新能源机组群馈线i的宽频电流相量，m为母线的新能源机组群馈线总数，k＝1,...,n，n为母线的模态总数。

可以理解的是，在本申请实施例中，可设共有n个模态，通过监测数据获取第k个模态对应的母线宽频电压相量为设该母线共有m条新能源机组群馈线，通过监测数据获取新能源机组群馈线i的宽频电流相量为/>通过上式计算得到母线上各模态对应的等效导纳Y_k，各模态对应的等效导纳Y_k的实部是否大于零，即

Re(Y_k)>0，

其中，Y_k为母线上第k个模态对应的等效导纳，k＝1,2,...,n，n为母线的模态总数。

本申请实施例可以通过具体的公式计算，实现实时监测信息的数据处理，以获取判定新能源场站宽频振荡稳定性的依据内容。

控制模块300，控制模块300与判断模块200相连，用于在各模态对应的等效导纳的实部均大于零时，判定新能源场站的宽频振荡稳定性满足需求，否则判定新能源场站在实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险。

具体而言，可根据上述步骤所得各模态对应的等效导纳的计算结果，判断母线上各模态所对应等效导纳的实部是否大于零，若母线上各模态均满足其等效导纳实部大于零，判定新能源场站的宽频振荡稳定性满足需求，继续执行下一周期的数据监测。若存在一个或多于一个模态对应等效导纳的实部小于零，则认为该新能源场站的宽频振荡稳定性存在风险，母线上实部小于或等于零的模态对应的频率上可能出现宽频振荡。

可选地，在本申请的一个实施例中，控制模块300包括：计算单元和切断单元。

其中，计算单元，用于计算各新能源机组群馈线实部小于或等于零的模态的等效导纳。

切断单元，用于切断所有新能源机组群馈线中等效导纳实部最小的馈线，以重新采集母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。

可以理解的是，在本申请实施例中，可认为各等效导纳的实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险，计算其各新能源机组群馈线对应的等效导纳，针对存在宽频振荡风险的各模态，获取其对应各新能源机组群馈线中等效导纳实部最小的馈线，并切断各风险模态中等效导纳实部最小的馈线，以完成优化，进行下一轮新能源场站宽频振荡稳定性监测

本申请实施例可以计算各新能源机组群馈线实部小于或等于零的模态的等效导纳，切断所有新能源机组群馈线中等效导纳实部最小的馈线，以重新采集母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据，从而实现了新能源场站宽频振荡的优化，以保护电力系统安全。

具体地，在本申请的一个实施例中，实部小于或等于零的模态的等效导纳的计算公式为：

其中，Y_ip为新能源机组群馈线i的第p个模态对应的等效导纳，为第p个模态对应的新能源机组群馈线i的宽频电流相量，/>为第p个模态对应的母线宽频电压相量。

在上式中，可通过上述步骤所得等效导纳实部小于或等于零的模态p所对应各新能源机组群馈线的等效导纳Y_ip，获取其中等效导纳实部Re(Y_ip)最小的馈线并切断该最小馈线，i＝1,2,...,m，m为母线的新能源机组群馈线总数，切断各等效导纳实部小于或等于零的模态的最小馈线后完成优化，认为新能源场站宽频振荡稳定性满足需求。

可选地，在本申请的一个实施例中，控制模块300还包括：优化单元，用于在判定新能源场站在实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险时，进行优化。

在实际执行过程中，可针对母线上实部小于或等于零的模态对应的等效导纳所存在宽频振荡稳定性风险进行优化，具体优化目标为，

Y_k为母线上第k个模态对应的等效导纳，k＝1,2,...,n，n为母线的模态总数，∑|I_0c|为切断的新能源机组群馈线的基波电流相量幅值之和，即在保障切断的新能源机组群馈线数量最少的情况下，有效改善该新能源场站的宽频振荡稳定性。

本申请实施例可以在判定新能源场站在实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险时，进行优化，由此实现了新能源场站宽频振荡的实时、就地监测与控制，而抑制了电力系统的宽频振荡并保护新能源场站的设备，实用性与时效性更强。

另外，在本申请的一个实施例中，还包括：宽频相量测量装置，宽频相量测量装置与采集模块100相连，以采集新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。

下面以一个具体实施例对本申请实施例的工作内容进行详细阐述。

如图3所示，为本申请一个实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制器的结构示意图。其中，包含有，输入件，用于输入新能源场站母线及新能源机组群馈线的宽频相量数据，判别件，用于基于新能源场站的宽频相量数据对该场站的宽频振荡稳定性进行判别，决策件，当判别该场站存在宽频振荡问题时，用于基于宽频相量数据对场站的宽频振荡问题进行分析和优化，决策应当切断的新能源机组群馈线，输出件，用于基于宽频振荡优化结果输出对新能源机组群馈线的开关控制信号。

如图4所示，为本申请一个实施例的新能源场站宽频振荡就地监测控制的过程示意图，用于实现该新能源场站宽频振荡就地监测控制器的运行过程。

步骤S401：将宽频振荡就地监测控制装置安装在新能源场站中。

步骤S402：收集并输入母线宽频电压相量测量数据和各新能源机组群馈线的宽频电流相量测量数据。

步骤S403：判别新能源场站的宽频振荡稳定性是否满足需求，计算母线上各模态对应的等效导纳，获取母线上第k个模态对应的等效导纳Y_k，并判别各导纳的实部是否大于零。若是，则各模态对应的等效导纳均满足条件，执行步骤S405，进行下一周期的监测。若否，则各模态对应的等效导纳存在导纳实部不大于零的情况，执行步骤S404，认为该新能源场站在模态p对应的频率上存在宽频振荡风险，需对该新能源场站的宽频振荡稳定性进行优化。

步骤S404：计算各新能源机组群馈线第p个模态对应的等效导纳，获取新能源机组群馈线i第p个模态对应的等效导纳Y_ip，选择并切断等效导纳实部Re(Y_ip)最小的馈线，对新能源机组群馈线的开关输出切断控制信号，并继续执行步骤S402。

步骤S405：认为该新能源场站宽频振荡稳定性满足需求，进行下一周期的监测，即在下一次宽频振荡监测开始时回到第二步。

根据本申请实施例提出的新能源场站宽频振荡就地监测控制方法，可以基于新能源场站母线电压和新能源机组群馈线电流的实测数据，就地监测并抑制该场站的宽频振荡，以实时获取新能源场站宽频振荡的稳定性情况，并针对潜在风险时及时进行优化，从而维护了电力系统的安全性，提升了新能源场站风险响应的速度和效率，更加可靠。由此，解决了相关技术中，子站和主站结合的方式无法实现新能源场站宽频振荡的及时优化，且主要面向新能源电力系统或区域电网的广域监测和控制，难以就地对宽频振荡进行抑制，无法针对电力系统安全漏洞实现高效实时的发现与就地解决，可靠性与实用性不足等问题。

根据本申请实施例提出的新能源场站宽频振荡就地监测控制装置，可以基于新能源场站母线电压和新能源机组群馈线电流的实测数据，就地监测并抑制该场站的宽频振荡，以实时获取新能源场站宽频振荡的稳定性情况，并针对潜在风险时及时进行优化，从而维护了电力系统的安全性，提升了新能源场站风险响应的速度和效率，更加可靠。由此，解决了相关技术中，子站和主站结合的方式无法实现新能源场站宽频振荡的及时优化，且主要面向新能源电力系统或区域电网的广域监测和控制，难以就地对宽频振荡进行抑制，无法针对电力系统安全漏洞实现高效实时的发现与就地解决，可靠性与实用性不足等问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种新能源场站宽频振荡就地监测控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据；

判断模块，所述判断模块与所述采集模块相连，用于根据所述母线宽频电压相量测量数据和所述新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据计算母线上各模态对应的等效导纳，并判断所述各模态对应的等效导纳的实部是否大于零；

控制模块，所述控制模块与所述判断模块相连，用于在所述各模态对应的等效导纳的实部均大于零时，判定所述新能源场站的宽频振荡稳定性满足需求，否则判定所述新能源场站在实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述母线上各模态对应的等效导纳的计算公式为：

其中，Y_k为母线上第k个模态对应的等效导纳，为第k个模态对应的母线宽频电压相量，/>为新能源机组群馈线i的宽频电流相量，m为母线的新能源机组群馈线总数，k＝1,...,n，n为母线的模态总数。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

计算单元，用于计算各新能源机组群馈线实部小于或等于零的模态的等效导纳；

切断单元，用于切断所有新能源机组群馈线中等效导纳实部最小的馈线，以重新采集所述母线宽频电压相量测量数据和所述新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述实部小于或等于零的模态的等效导纳的计算公式为：

其中，Y_ip为新能源机组群馈线i的第p个模态对应的等效导纳，为第p个模态对应的新能源机组群馈线i的宽频电流相量，/>为第p个模态对应的母线宽频电压相量。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括：

优化单元，用于在判定所述新能源场站在实部小于或等于零的模态对应的频率上存在宽频振荡风险时，进行优化。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

宽频相量测量装置，所述宽频相量测量装置与所述采集模块相连，以采集所述新能源场站中母线宽频电压相量测量数据和新能源机组群馈线宽频电流相量测量数据。