本發明專利技術公開了一種含風電系統暫態功角穩定在線預警方法和裝置，屬于電力系統穩定性分析技術領域，所述方法包括：在系統隨開機方式等切換至某穩定運行狀態時，首先對每個預想故障進行一次離線仿真，獲得關鍵信息。其次計算含風電系統故障前、持續中、清除后的電磁功率曲線，進而計算在系統在預想故障集下的臨界等效慣量。最后由系統當前運行狀態的等效慣量與臨界等效慣量計算暫態臨界慣量指數，預警系統失穩風險。本發明專利技術能夠避免復雜系統大量仿真快速性不足的缺陷，在系統未遭受故障時提供實用的預警指標衡量系統當前安全狀態供操作人員參考，可以提早采取調控手段避免故障引起暫態功角失穩，從而提高電力系統的安全性，工程實用性強。用性強。用性強。
【技術實現步驟摘要】
一種含風電系統暫態功角穩定在線預警方法和裝置
[0001]本專利技術屬于電力系統穩定性分析
，更具體地，涉及一種含風電系統暫態功角穩定在線預警方法和裝置。
技術介紹
[0002]暫態功角穩定性是電力系統安全穩定的重要問題之一。在“雙碳”目標驅動下，以風電為代表的新能源滲透率快速增高，電網慣量特征發生變化，為暫態功角穩定問題注入了復雜性。與此同時，由于系統失步進一步引發的大規模停電事故頻頻發生，損失嚴重。系統遭受故障后，判斷系統穩定性并采取穩控措施的時間緊迫，且繼電保護裝置等措施存在拒動風險。
[0003]近年來，實際電網中廣泛配備了電網廣域監測系統(Wide Area Measurement System，WAMS)，實時快速采集電網運行信息。此外，西北電網于2019年建設了慣量在線監測系統，為暫態功角穩定在線判別提供了數據基礎。目前，系統的暫態功角穩定在線判別方法主要分為：時域仿真法、響應軌跡法、人工智能法、直接法等。由于新能源系統的網絡結構復雜，時域仿真法快速性無法滿足需求，響應軌跡與人工智能方法難以實現量化安全裕度。直接法包含擴展等面積準則(extended equal area criterion，EEAC)和暫態能量函數兩類，具備量化效果好的特點。然而，現有暫態功角在線判別方法運用故障后的系統信息，需要在故障發生后一段時間實現。此外，暫穩判別方法的主要適用對象依然為常規系統。
[0004]現有含風電系統暫態功角穩定研究重點為風電接入后對暫態功角穩定的定性分析，并未提出實用的指標量化評估方法。綜上，現有對含風電系統的在線暫穩判別存在依賴故障后系統數據、風電場暫態特性考慮不充分、缺乏實用性量化指標的不足。
技術實現思路
[0005]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種含風電系統暫態功角穩定在線預警方法和裝置，其目的在于在含風電系統故障前利用所述當前等效慣量與所述臨界等效慣量計算暫態臨界慣量指數；利用量化預警系統暫態功角失穩風險，由此解決現有對含風電系統的在線暫穩判別存在依賴故障后系統數據、風電場暫態特性考慮不充分的技術問題。
[0006]為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了一種基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警方法，當改變過渡至新的穩定狀態時，執行如下步驟：
[0007]更新數據階段：S1：對電網廣域監測系統采集的在線數據集和預想故障集進行更新，得到慣量信息；
[0008]離線仿真階段：S2：利用所述慣量信息對所述預想故障集中的每個預想故障進行離線仿真；所述離線仿真涉及攻角失穩，從而獲得各個所述預想故障下的機組分群、風機暫態響應曲線、故障期間風機機端電壓信息；
[0009]臨界慣量計算階段：S3：利用所述慣量信息和所述機組分群結果計算各個預想故
障下對應當前等效慣量；S4：利用所述機組分群、所述風機暫態響應曲線、故障期間風機機端電壓信息計算所述含風電系統故障前、持續中和清除后的電磁功率曲線，以求取系統等效極限切除角，進而計算系統在預想故障集下的臨界等效慣量；S5：利用所述當前等效慣量與所述臨界等效慣量計算暫態臨界慣量指數；
[0010]風險預警階段：S6：根據所述暫態臨界慣量指數對系統暫態功角失穩風險進行預警。
[0011]在其中一個實施例中，所述S3中的當前等效慣量的表達式為：
[0012][0013]其中，H
OMIB
為單機無窮大系統等效慣量，S
B
為基準容量，S
sys
為一分群下系統暫態功角穩定性的等效容量。
[0014]在其中一個實施例中，所述S
sys
的表達式為：
[0015][0016]其中，S
Ni
、S
Nj
分別為領前群S第i臺發電機和滯后群A第j臺發電機的額定容量。
[0017]在其中一個實施例中，所述S4包括：
[0018]通過計及風電場特性的電力系統穩定分析和控制EEAC理論計算含風電系統故障前、持續中、清除后的電磁功率曲線；
[0019]采用分段近似線性的方法求取系統等效極限切除角，進而計算系統在預想故障集下的臨界等效慣量H
sysmin
。
[0020]在其中一個實施例中，所述S5包括：
[0021]暫態臨界慣量指數TCiI計算公式為：
[0022]在其中一個實施例中，所述更新數據階段中的在線數據集包括：的各機組慣量、PMU采集的各同步機組機端電壓和電流相量、當前運行的系統導納矩陣和各機組的輸入功率。
[0023]在其中一個實施例中，所述S6包括：
[0024]當所述暫態臨界慣量指數TCiI<0時，即系統當前等效慣量小于臨界等效慣量，加速階段的功角差超過極限切除角，系統暫態功角失穩；
[0025]當所述暫態臨界慣量指數TCiI>0時，系統當前等效慣量大于臨界等效慣量，加速階段的功角差小于極限切除角，系統暫態功角穩定；
[0026]其中，TCiI越小表示系統暫態功角穩定性越弱。
[0027]按照本專利技術的另一方面，提供了一種基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警裝置，用于當改變過渡至新的穩定狀態時執行所述的基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警方法，包括：
[0028]更新數據模塊，用于對電網廣域監測系統采集的在線數據集和預想故障集進行更新，得到慣量信息；
[0029]離線仿真模塊，用于利用所述慣量信息對所述預想故障集中的每個預想故障進行離線仿真；所述離線仿真涉及攻角失穩，從而獲得各個所述預想故障下的機組分群、風機暫態響應曲線、故障期間風機機端電壓信息；
[0030]臨界慣量計算模塊，用于利用所述慣量信息和所述機組分群結果計算各個預想故障下對應當前等效慣量；利用所述機組分群、所述風機暫態響應曲線、故障期間風機機端電壓信息計算所述含風電系統故障前、持續中和清除后的電磁功率曲線，以求取系統等效極限切除角，進而計算系統在預想故障集下的臨界等效慣量；利用所述當前等效慣量與所述臨界等效慣量計算暫態臨界慣量指數；
[0031]風險預警模塊，用于根據所述暫態臨界慣量指數對系統暫態功角失穩風險進行預警。
[0032]按照本專利技術的另一方面，提供了一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現所述的方法的步驟。
[0033]按照本專利技術的另一方面，提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現所述的方法的步驟。
[0034]總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：
[0035]1、本專利技術充分考慮風電場故障多階段的等效外特性，結合WAMS系統與少量仿真獲得關鍵數據信息。同時，本專利技術以系統慣量水平為依據，并提出了實用性的慣量指標，定量預警系統暫態功角失穩風險，從而為操作人本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警方法，其特征在于，當改變過渡至新的穩定狀態時，執行如下步驟：更新數據階段：S1：對電網廣域監測系統采集的在線數據集和預想故障集進行更新，得到慣量信息；離線仿真階段：S2：利用所述慣量信息對所述預想故障集中的每個預想故障進行離線仿真；所述離線仿真涉及攻角失穩，從而獲得各個所述預想故障下的機組分群、風機暫態響應曲線、故障期間風機機端電壓信息；臨界慣量計算階段：S3：利用所述慣量信息和所述機組分群結果計算各個預想故障下對應當前等效慣量；S4：利用所述機組分群、所述風機暫態響應曲線、故障期間風機機端電壓信息計算所述含風電系統故障前、持續中和清除后的電磁功率曲線，以求取系統等效極限切除角，進而計算系統在預想故障集下的臨界等效慣量；S5：利用所述當前等效慣量與所述臨界等效慣量計算暫態臨界慣量指數；風險預警階段：S6：根據所述暫態臨界慣量指數對系統暫態功角失穩風險進行預警。2.如權利要求1所述的基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警方法，其特征在于，所述S3中的當前等效慣量的表達式為：其中，H
OMIB
為單機無窮大系統等效慣量，S
B
為基準容量，S
sys
為一分群下系統暫態功角穩定性的等效容量。3.如權利要求2所述的基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警方法，其特征在于，所述S
sys
的表達式為：其中，S
Ni
、S
Nj
分別為領前群S第i臺發電機和滯后群A第j臺發電機的額定容量。4.如權利要求2所述的基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警方法，其特征在于，所述S4包括：通過計及風電場特性的電力系統穩定分析和控制EEAC理論計算含風電系統故障前、持續中、清除后的電磁功率曲線；采用分段近似線性的方法求取系統等效極限切除角，進而計算系統在預想故障集下的臨界等效慣量H
sysmin
。5.如權利要求4所述的基于臨界慣量的含風電系統暫態功角穩定在線預警方法，其特征在于，所述S5包括：暫態臨界慣量指數TCiI計算公式為：6.如權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張鋼，姚偉，王吉利，宗啟航，柯賢波，馬曉偉，曹楠，程林，文勁宇，任沖，李天琦，衛琳，劉詩雨，張威，謝醉冰，
申請(專利權)人：華中科技大學中電普瑞電力工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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