[发明专利]含高比例新能源的地区电网紧急切机协调控制方法及系统

说明书

含高比例新能源的地区电网紧急切机协调控制方法及系统，包括：利用基于等效惯量建立的频率响应模型，根据有功扰动确定频率变化量；根据电网系统第三道防线高频切机的门槛值，基于频率变化量的最大值与有功扰动幅值的关系确定扰动预警值；当有功扰动幅值超过扰动预警值时，求解满足延时限值的触发第三道防线高频切机的最小扰动幅值；比较有功扰动幅值、扰动预警值以及最小扰动幅值的大小，以实现扰动发生时，根据真实扰动的幅值大小，判断是否会引起高频切机，以及第一时间实现高频切机。

技术领域

本发明属于含新能源的电网安全稳定控制技术领域，具体地，涉及含高比例新能源的地区电网紧急切机协调控制方法及系统。

背景技术

安全稳定控制系统是保障电网安全稳定运行的重要组成部分。近年来，随着新能源并网量不断攀升，在富含风光资源地区，新能源装机容量大大超过常规机组，新能源出力随机性和波动性给电网出力调度带来很大挑战。例如，当风电场中的风机正在出力爬坡过程中，此时切除部分风机，需要考虑剩余风机后续出力的增加，否则会导致欠切。随着新能源渗透率不断提高和电力电子设备大量应用，电网的惯量不断减小，当遇到扰动时频率易发生快速变化，原有的一些安全稳定控制措施可能误动或者拒动。例如澳大利亚“9.28”大停电事故中，部分风机脱网后，导致区域间联络线过载跳闸，地区电网的频率迅速下降，一度达到6Hz/s，使得滑差保护启动，低频减载闭锁。虽然滑差保护在我国安全稳定控制领域应用不多，但是此类事故反映出含高比例新能源地区电网由于惯量小，遇到扰动频率变化快，频率支撑明显不足，在设计安全稳定控制三道防线的策略时，应将新能源的这一特性进行充分而全面的考虑。此外，我国富含风光资源的地区常常位于电网末端，新能源并网后，需要经过较长的联络线与主网相连，且很多情况下为单线单主变连接方式，一旦联络线或主变因故障跳闸，新能源场站会因电力无法外送导致频率迅速升高，电压也随之升高，即使故障被很快清除，新能源可能已经出于自我保护而脱网，引发电网后续连锁故障。因此，在为含高比例新能源的地区电网制定安全稳定控制策略时，必须要考虑新能源场站的实时出力，并满足根据系统运行工况和扰动大小进行快速判断的要求。

现有的电网第三道防线高频紧急切机技术主要关注于在触发切机条件后切机量和切机轮次的计算和优化，致力于在满足系统稳定的条件下减少总的切机量，提高经济效益。例如，现有技术中1(CN 114004090A)针对多轮高频切机采用遗传算法进行递进寻优，优化各轮次切机量。现有技术2(CN 112561137B)通过新能源外送功率的连续概率密度建立外送功率场景集，并优化求解切机容量。现有技术1和2为代表的高频紧急切机技术，必须要等到系统频率上升到触发切机条件时才采取切机措施，均不涉及对系统扰动能否引起高频切机进行预测和提前判断，从而无法实现在扰动后第一时间进行高频切机，因此错过最佳的切机时间，导致更为严重的系统频率问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种含高比例新能源的地区电网紧急切机协调控制方法及系统，根据系统当前运行工况和系统参数，实时计算出系统有功扰动和频率响应最大值的数值关系；并结合第三道防线高频切机的触发条件，计算出在当前运行方式下引发系统高频切机动作的有功扰动的最小值，从而能够在扰动发生时刻根据真实扰动的幅值大小，即刻判断是否会引起高频切机。

本发明采用如下的技术方案。

本发明提出了一种含高比例新能源的地区电网紧急切机协调控制方法，包括：

步骤1，采用近似方法在线求解地区电网的等效惯量；

步骤2，考虑地区电网中常规机组的调速器作用，根据等效惯量和通用频率响应模型，建立地区电网的平均频率变化与有功变化的频率响应模型；

步骤3，根据地区电网的有功扰动，基于频率响应模型，确定地区电网的频率变化量；从频率变化量中获取频率变化量的最大值、频率变化量的最大值发生时间，建立频率变化量的最大值与有功扰动幅值的关系；