[发明专利]一种含多风电场的电力系统暂态失稳风险评估方法

说明书

本发明公开了一种含多风电场的电力系统暂态失稳风险评估方法，电网在公共传输线路发生对称短路故障时，检测故障点电压幅值并计算故障期间风电场出口端电压q轴分量，进而计算n个风电场的等效功角，若计算结果不收敛，则系统发生暂态失稳；分别对电压q轴分量关于变量δ₁，…δ_n求偏导，得到n个风电场δ₁，…δ_n在[‑π,π]上的极大值点和极小值点；基于得到的极大值点和极小值点计算n个风电场出口端电压q轴分量的最大、最小值。若局部电网中某一风电场k满足y_maxk＜0或y_mink＞0，则风电场k为主导暂态失稳的风电场。本发明可以在故障期间快速准确地评估系统的暂态稳定裕度和失稳风险，进一步在系统发生暂态失稳时识别出不稳定风电场。

技术领域

本发明涉及一种含多风电场的电力系统暂态失稳风险评估方法，适用于交流电网对称短路故障下基于锁相同步控制的含多风电场的电力系统，该方法可准确评估电网三相短路故障下多并联风电场局部电网在不同工况时的暂态稳定裕度和失稳风险，并识别局部电网暂态失稳的主导风电场。

背景技术

随着可再生能源的快速发展，风电装机容量也在不断增加，但风能往往与负荷呈逆向分布的特点，大型风电场通常集中分布于偏远地区，并网强度较弱。当弱电网发生对称故障时，受风电场输出电流与电网阻抗的相互作用，以及风电场间耦合作用的影响，在典型锁相同步的低电压穿越控制策略下，多风电局部电网可能出现暂态失稳问题，严重威胁电力系统的安全稳定运行能力。因此，评估多风电场在故障期间的稳定裕度和失稳风险，以及识别多风电场电力系统中暂态失稳主导风电场是目前风电发展的关键问题。目前国内外学者展开的相关研究主要针对对称故障下单风电场并网系统的暂态稳定问题及其控制策略，如已公开的下列文献：

[1]张琛,蔡旭,李征.全功率变换风电机组的暂态稳定性分析[J].中国电机工程学报,2017,37(14):4018-4026。

[2]J.Pei,J.Yao,R.Liu.Characteristic analysis and risk assessment forVoltage-frequency coupled transient instability of large-scale grid-connectedrenewable energy plants during LVRT[J].IEEE Transactions IndustrialElectronics.2020,67(7):5515–5530。

文献[1]利用等面积法分析了锁相环带宽，故障点端口特性及电网短路比等因素对风电机组暂态稳定裕度的影响，并计算出风电机组在故障期间的临界切除角以判断风电机组在电网故障下的暂态稳定裕度。文献[2]采用矢量三角形法从风电并网系统是否存在平衡点的角度分析了风电并网系统的失稳原因和失稳形态，提出风电场在故障期间的平衡点(等效功角)的范围。但是上述文献都没有涉及到电网对称故障期间由于多风电场间的相互作用而产生的平衡点存在性问题，实际上，在电网故障期间，多并联风电场输出电流经公共线路相互耦合，导致多风电场的等效功角相互影响，在严重电网对称短路故障下，多风电并网系统风电场间的潮流耦合作用可能导致部分风电场出现因平衡点缺失而造成的局部电网的暂态失稳现象，恶化多风电场并网系统的暂态稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种含多风电场的电力系统暂态失稳风险评估方法，该方法可以在故障期间快速准确地计算出含多风电场的电力系统中各风电场的等效功角，以评估系统的暂态稳定裕度和失稳风险，进一步在系统发生暂态失稳时识别出不稳定风电场。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种含多风电场的电力系统暂态失稳风险评估方法，用于评估多并联风电场局部电网在电网对称短路故障期间的暂态稳定性，并在局部电网发生暂态失稳时，识别出主导失稳的风电场；具体步骤如下：