[发明专利]一种风电场在线静态安全评估及预警方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源接入电力系统的运行和控制技术领域，涉及一种风电场在线静态安全评估及预警方法。

背景技术

近年来，受全球气候变暖及能源危机的影响，清洁能源的重要性日益凸显，其中风力发电由于其巨大的开发潜力以及相对成熟的开发技术，受到世界各国的广泛关注，并迅猛发展。目前我国对风电资源采取的是大规模集中式的开发模式，每个大规模风电开发区域都分布着数十个风电场，而单个风电场的装机容量都达到10万千瓦以上。

由于风力发电固有的间歇性特点，大规模风电并网给电网运行调度带来了极大的挑战。又因为风电并网区域往往缺乏本地负荷，风力发出的电能需要经过高电压等级，长输电线路，送至远方的负荷中心，而这些风电输送通道往往缺乏常规水火电厂进行有功、无功的支撑，系统短路容量较小，且大量风电机组变频器设备的应用导致系统惯性较小，这些因素的综合作用致使风电出力的变化会引发较大的电压波动。

近段时间以来，随着我国风电并网容量越来越大，由于电压问题导致的大规模风电机组连锁脱网事故频频发生。事后分析原因，基本都遵循着一个类似的发展过程：首先由于系统突然出现的某个扰动(有时是一个故障)，导致某台风电机组或者某条风电集电线路由于低电压脱网，然后由于风电场初始无功电压分布不合理导致在新的风电场无功电压运行状态下，有新的风电机组或者风电集电线路不满足电压安全要求而脱网，最终导致整个风电场甚至整个风电汇集区域的连锁脱网。

电压问题已成为阻碍风电正常并网运行的主要障碍之一，风电接入区域需要充分利用本地无功资源，维持风电并网电压安全稳定，为风电机组长久稳定运行提供基础性保障。而在各风电场内搭设自动电压控制(AVC，Automatic Voltage Control)系统，控制场内电压，提供区域电压支持辅助服务，被认为是现有解决风电接入区域电压问题的一个有效方法。但是，传统的风电场自动电压控制只关注风电场的当前运行状态，不能保证给出的控制策略在发生单机脱网或者单条风电集电线路脱网时的可行性，目前工程实际现场缺乏针对风电场的在线静态安全评估及预警方法，导致了由于单机或者单条风电集电线路脱网而诱发风电连锁脱网事故，降低了风电运行的安全性。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处,提出一种风电场在线静态安全评估及预警方法，用于在线监视风电场的全场无功电压分布和运行状态，并为自动电压控制(以下简称AVC)提供满足N-1安全约束的电压限值运行范围，保障电网在正常条件是安全的，在单机或者单条风电集电线路脱网的条件下，依然能保证风电场其他部分运行安全。本发明适应目前风力发电快速的波动化以及风电场无功电压运行安全的控制需求。

本发明提出的风电场在线静态安全评估及预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)以T_collect为采集间隔采集风电场的实时量测数据(T_collect的取值范围是5～20秒)，包括：高压侧母线电压幅值量测值、风电机组的有功功率量测值、风电机组的无功功率量测值、机端电压幅值量测值、风电场内各开关与刀闸的运行状态量测值；利用所述各量测值数据，进行风电场状态估计和风电场潮流计算，得到风电场运行的基态状态变量值，包括：风电场内所有节点电压幅值基态值、各风电集电线路上的有功功率基态值、无功功率基态值，设第i个节点的基态电压幅值为

2)在N-1运行方式下对风电场运行状态进行安全评估，具体包括：