[發明專利]一種風電場在線靜態安全評估及預警方法

在審

• 申請號: 201410593266.1
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104318111A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 賈寧;陳偉;王彬;孫宏斌;于云忠;葉景芳;蔣春濤;郭慶來;葛懷暢
• 申請（專利權）人: 中電國際新能源控股有限公司;清華大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于新能源接入電力系統的運行和控制技術領域，涉及一種風電場在線靜態安全評估及預警方法。

背景技術

近年來，受全球氣候變暖及能源危機的影響，清潔能源的重要性日益凸顯，其中風力發電由于其巨大的開發潛力以及相對成熟的開發技術，受到世界各國的廣泛關注，并迅猛發展。目前我國對風電資源采取的是大規模集中式的開發模式，每個大規模風電開發區域都分布著數十個風電場，而單個風電場的裝機容量都達到10萬千瓦以上。

由于風力發電固有的間歇性特點，大規模風電并網給電網運行調度帶來了極大的挑戰。又因為風電并網區域往往缺乏本地負荷，風力發出的電能需要經過高電壓等級，長輸電線路，送至遠方的負荷中心，而這些風電輸送通道往往缺乏常規水火電廠進行有功、無功的支撐，系統短路容量較小，且大量風電機組變頻器設備的應用導致系統慣性較小，這些因素的綜合作用致使風電出力的變化會引發較大的電壓波動。

近段時間以來，隨著我國風電并網容量越來越大，由于電壓問題導致的大規模風電機組連鎖脫網事故頻頻發生。事后分析原因，基本都遵循著一個類似的發展過程：首先由于系統突然出現的某個擾動(有時是一個故障)，導致某臺風電機組或者某條風電集電線路由于低電壓脫網，然后由于風電場初始無功電壓分布不合理導致在新的風電場無功電壓運行狀態下，有新的風電機組或者風電集電線路不滿足電壓安全要求而脫網，最終導致整個風電場甚至整個風電匯集區域的連鎖脫網。

電壓問題已成為阻礙風電正常并網運行的主要障礙之一，風電接入區域需要充分利用本地無功資源，維持風電并網電壓安全穩定，為風電機組長久穩定運行提供基礎性保障。而在各風電場內搭設自動電壓控制(AVC，Automatic?Voltage?Control)系統，控制場內電壓，提供區域電壓支持輔助服務，被認為是現有解決風電接入區域電壓問題的一個有效方法。但是，傳統的風電場自動電壓控制只關注風電場的當前運行狀態，不能保證給出的控制策略在發生單機脫網或者單條風電集電線路脫網時的可行性，目前工程實際現場缺乏針對風電場的在線靜態安全評估及預警方法，導致了由于單機或者單條風電集電線路脫網而誘發風電連鎖脫網事故，降低了風電運行的安全性。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處,提出一種風電場在線靜態安全評估及預警方法，用于在線監視風電場的全場無功電壓分布和運行狀態，并為自動電壓控制(以下簡稱AVC)提供滿足N-1安全約束的電壓限值運行范圍，保障電網在正常條件是安全的，在單機或者單條風電集電線路脫網的條件下，依然能保證風電場其他部分運行安全。本發明適應目前風力發電快速的波動化以及風電場無功電壓運行安全的控制需求。

本發明提出的風電場在線靜態安全評估及預警方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)以T_collect為采集間隔采集風電場的實時量測數據(T_collect的取值范圍是5～20秒)，包括：高壓側母線電壓幅值量測值、風電機組的有功功率量測值、風電機組的無功功率量測值、機端電壓幅值量測值、風電場內各開關與刀閘的運行狀態量測值；利用所述各量測值數據，進行風電場狀態估計和風電場潮流計算，得到風電場運行的基態狀態變量值，包括：風電場內所有節點電壓幅值基態值、各風電集電線路上的有功功率基態值、無功功率基態值，設第i個節點的基態電壓幅值為

2)在N-1運行方式下對風電場運行狀態進行安全評估，具體包括：