一种新能源电站无功控制性能评价方法及系统与流程

本发明涉及电力系统，更具体地，涉及一种新能源电站无功控制性能评价方法及系统。

背景技术：

1、我国现有和后续规划开发的新能源基地多数位于西部、北部等地理位置边远地区，所属交流电网相对薄弱，且面临多回直流送出、新能源占比高等特点，导致电网运行特性复杂，存在新能源持续并网能力差、电网可靠性低等直流弱送端电网特征。近年来，随着风光等新能源规模化并网容量的增加，送端系统的动态支撑能力不断下降，电网无功电压控制困难问题日益突出。

2、根据新能源电站并网技术规定，新能源电站须具备相应的高/低电压穿越能力；且为提高新能源电站的动态无功调节能力，新能源电站均配置了调相机、svc、statcom等无功调节设备。但依据某大型风电基地实际运行数据分析发现，风电场动态无功补偿装置存在投运率低、运行可靠性低、动态响应速度慢、动态无功裕度不足等问题。

3、因此，如何提供一种满足电网安全稳定需求的新能源电站无功控制性能评价方法，是目前电力规划和运行部门亟待解决的问题需结合关键电压无功调节指标，开展新能源电站的无功控制性能评价研究。

技术实现思路

1、本发明技术方案提供一种新能源电站无功控制性能评价方法及系统，以解决如何对新能源电站进行无功控制性能评价的问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种新能源电站无功控制性能评价方法，所述方法包括：

3、搭建新能源直流外送系统、新能源场站的仿真数据；

4、基于所述仿真数据，进行新能源直流外送系统故障仿真模拟；确定电压失稳判据，基于所述电压失稳判据，辨识导致新能源直流外送系统暂态电压失稳的限制故障，将出现限制故障的站点定位为电压敏感站点；

5、计算多种无功补偿配置方案下新能源外送系统的电压敏感站点的第一电压失稳指标值；

6、计算等容量常规机组外送系统的电压敏感站点的第二电压失稳指标值；

7、基于所述第一电压失稳指标值、所述第二电压失稳指标值确定无功补偿的配置方案。

8、优选地，所述方法还包括：

9、获取新能源直流外送系统、新能源场站的参数信息，基于所述参数信息，搭建新能源直流外送系统、新能源场站的仿真数据；

10、所述新能源直流外送系统的参数信息，包括：外送直流工程、交流网架结构、发电机参数、负荷参数、线路参数、变压器参数、各站点无功补偿配置；

11、所述新能源场站的参数信息，包括：新能源机群装机容量、新能源机组类型及其参数、新能源机组的无功电压控制模式、动态无功补偿装置类型及容量、新能源机群并网设计方案、新能源出力特性、升压变参数、并网线路参数。

12、优选地，所述故障仿真模拟，包括：交流线路单瞬或三永n-1故障、直流换相失败故障以及直流单极闭锁故障。

13、优选地，所述确定电压失稳判据，基于所述电压失稳判据，辨识导致新能源直流外送系统暂态电压失稳的限制故障，将出现限制故障的站点定位为电压敏感站点，包括：

14、校核故障后各站点母线暂态电压水平，监测各站点母线电压是否超出所述电压失稳判据，将出现站点母线电压超出所述电压失稳判据的故障判定为限制故障，将出现限制故障的站点定位为电压敏感站点。

15、优选地，所述计算多种无功补偿配置方案下新能源外送系统的电压敏感站点的第一电压失稳指标值，包括：

16、确定新能源外送系统中站点的第一电压失稳指标：

17、

18、其中，ts为故障开始时间，to为监测结束时间，δu为分段函数；

19、

20、其中，umax为各站点母线电压上限值，umin为各站点母线电压下限值，u为站点母线电压值；

21、确定新能源外送系统的电压敏感站点的第一电压失稳指标值：

22、

23、其中，i为新能源外送系统中导致暂态电压越限的第i个限制故障，j为该限制故障下的第j个电压敏感站点。

24、优选地，所述计算等容量常规机组外送系统的电压敏感站点的第二电压失稳指标值，包括：

25、获取外送系统中新能源场站的装机容量，将新能源场站替换为相同装机容量的火电机组，并配置与容量匹配的机组升压变，更新新能源外送系统及火电机组的bpa潮流、稳定计算数据；

26、仿真分析各限制故障下常规机组送外系统的电压稳定特性，并基于仿真模拟结果，计算得出常规机组外送系统的第二电压失稳指标值。

27、优选地，所述基于所述第一电压失稳指标值、所述第二电压失稳指标值确定无功补偿的配置方案，包括：

28、以等容量常规机组外送系统的第二电压失稳指标值为基准值，定义新能源电站的无功控制性能评价指标irpc，其中：

29、

30、其中，ns为第一电压失稳指标值，cs为第二电压失稳指标值；

31、将无功控制性能评价指标irpc最趋近于1对应的无功补偿方案确定为最优的配置方案。

32、基于本发明的一个方面，本发明提供一种新能源电站无功控制性能评价系统，所述系统包括：

33、初始单元，用于搭建新能源直流外送系统、新能源场站的仿真数据；

34、定位单元，用于基于所述仿真数据，进行新能源直流外送系统故障仿真模拟；确定电压失稳判据，基于所述电压失稳判据，辨识导致新能源直流外送系统暂态电压失稳的限制故障，将出现限制故障的站点定位为电压敏感站点；

35、计算单元，用于计算多种无功补偿配置方案下新能源外送系统的电压敏感站点的第一电压失稳指标值；计算等容量常规机组外送系统的电压敏感站点的第二电压失稳指标值；

36、结果单元，用于基于所述第一电压失稳指标值、所述第二电压失稳指标值确定无功补偿的配置方案。

37、优选地，所述初始单元，还用于：

38、获取新能源直流外送系统、新能源场站的参数信息，基于所述参数信息，搭建新能源直流外送系统、新能源场站的仿真数据；

39、所述新能源直流外送系统的参数信息，包括：外送直流工程、交流网架结构、发电机参数、负荷参数、线路参数、变压器参数、各站点无功补偿配置；

40、所述新能源场站的参数信息，包括：新能源机群装机容量、新能源机组类型及其参数、新能源机组的无功电压控制模式、动态无功补偿装置类型及容量、新能源机群并网设计方案、新能源出力特性、升压变参数、并网线路参数。

41、优选地，所述故障仿真模拟，包括：交流线路单瞬或三永n-1故障、直流换相失败故障以及直流单极闭锁故障。

42、优选地，所述定位单元，用于确定电压失稳判据，基于所述电压失稳判据，辨识导致新能源直流外送系统暂态电压失稳的限制故障，将出现限制故障的站点定位为电压敏感站点，还用于：

43、校核故障后各站点母线暂态电压水平，监测各站点母线电压是否超出所述电压失稳判据，将出现站点母线电压超出所述电压失稳判据的故障判定为限制故障，将出现限制故障的站点定位为电压敏感站点。

44、优选地，所述计算单元，用于计算多种无功补偿配置方案下新能源外送系统的电压敏感站点的第一电压失稳指标值，还用于：

45、确定新能源外送系统中站点的第一电压失稳指标：

46、

47、其中，ts为故障开始时间，to为监测结束时间，δu为分段函数；

48、

49、其中，umax为各站点母线电压上限值，umin为各站点母线电压下限值，u为站点母线电压值；

50、确定新能源外送系统的电压敏感站点的第一电压失稳指标值：

51、

52、其中，i为新能源外送系统中导致暂态电压越限的第i个限制故障，j为该限制故障下的第j个电压敏感站点。

53、优选地，所述计算单元，用于计算等容量常规机组外送系统的电压敏感站点的第二电压失稳指标值，还用于：

54、获取外送系统中新能源场站的装机容量，将新能源场站替换为相同装机容量的火电机组，并配置与容量匹配的机组升压变，更新新能源外送系统及火电机组的bpa潮流、稳定计算数据；

55、仿真分析各限制故障下常规机组送外系统的电压稳定特性，并基于仿真模拟结果，计算得出常规机组外送系统的第二电压失稳指标值。

56、优选地，所述结果单元，用于基于所述第一电压失稳指标值、所述第二电压失稳指标值确定无功补偿的配置方案，还用于：

57、以等容量常规机组外送系统的第二电压失稳指标值为基准值，定义新能源电站的无功控制性能评价指标irpc，其中：

58、

59、其中，ns为第一电压失稳指标值，cs为第二电压失稳指标值；

60、将无功控制性能评价指标irpc最趋近于1对应的无功补偿方案确定为最优的配置方案。

61、本发明技术方案提供了一种新能源电站无功控制性能评价方法及系统，其中方法包括：搭建新能源直流外送系统、新能源场站的仿真数据；基于仿真数据，进行新能源直流外送系统故障仿真模拟；确定电压失稳判据，基于电压失稳判据，辨识导致新能源直流外送系统暂态电压失稳的限制故障，将出现限制故障的站点定位为电压敏感站点；计算多种无功补偿配置方案下新能源外送系统的电压敏感站点的第一电压失稳指标值；计算等容量常规机组外送系统的电压敏感站点的第二电压失稳指标值；基于第一电压失稳指标值、第二电压失稳指标值确定无功补偿的配置方案。本发明技术方案充分发挥了新能源场站的主动支撑能力，有效地改善了新能源弱送端系统的暂态电压稳定特性，且可简单、快速地优选出新能源场站的无功补偿设备配置方案，具有较好的实际指导和应用价值。