计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制方法及系统与流程

本发明涉及新能源，并且更具体地，涉及一种计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制方法及系统。

背景技术：

1、中国华北、东北、西北等区域的风电、光伏资源丰富，具有分布集中度高、与负荷中心呈逆向分布的特点。受限于新能源基地所属区域电网规模，经特高压交/直流系统外送是新能源消纳的有效手段。新能源外送工程中，送端系统与主网的电气距离通常较远，且同步电源容量有限，使得新能源汇集地区的电网强度普遍较弱，故障扰动下新能源将面临严峻的暂态安全风险。

2、对于新能源与同步电源联合外送系统，功角摇摆过程中新能源切换特性可能对其机端暂时工频过电压峰值时刻及大小产生影响。具体来说，新能源受到切换特性的影响其输出模式的转换发生控制延时，即新能源无功电流不能及时撤回，导致无功大量盈余，且有功电流无法立即恢复，使其盈余无功难以消耗，多重因素叠加，新能源机端极易诱发暂时工频过电压现象。目前暂时工频过电压引发的机组脱网甚至电网失稳风险，成为限制通道送电极限、制约新能源消纳的主要因素。新能源暂时工频过电压的抑制方案亟待提出。

技术实现思路

1、根据本发明，提供了一种计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制方法及系统，以解决目前暂时工频过电压引发的机组脱网甚至电网失稳风险，成为限制通道送电极限、制约新能源消纳的主要因素的技术问题。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制方法，包括：

3、确定新能源接入的两机等值系统参数，并基于所述两机等值系统参数，获得戴维南等效电路的等值电势、等值阻抗，并确定戴维南等效电路的各电压向量关系；

4、基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，分析新能源有功电流和新能源无功电流；

5、绘制以所述新能源有功电流、新能源无功电流为自变量，机端电压为因变量的三维曲面，求解新能源电流约束；

6、将新能源电流约束问题转化为压降矢量末端轨迹的求解问题，抑制过电压。

7、可选地，确定新能源接入的两机等值系统参数，并基于所述两机等值系统参数，获得戴维南等效电路的等值电势、等值阻抗，并确定戴维南等效电路的各电压向量关系，包括：

8、确定新能源接入的两机等值系统的送端等值机组的内电势幅值em、受端等值机组的内电势幅值en、送端等值机组功角δ、并网点电压新能源汇集站电压新能源机端电压内电势em至并网点阻抗zms、并网点至内电势en阻抗zsn、并网点至汇集站阻抗zsc、新能源机端至汇集站阻抗zc，新能源电流

9、根据以下公式，获得从新能源机端看进去的戴维南等效电路的等值电势、等值阻抗为：

10、

11、

12、其中，z＝|z|∠θ；

13、根据以下公式，确定戴维南等效电路的各电压向量关系：

14、

15、其中，θ为戴维南等效电路中δococ。

16、可选地，基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，分析新能源有功电流和新能源无功电流，包括：

17、基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，当等值电势与有功电流压降向量idz垂直，即处于无功电流压降向量iqz的延长线上时，ur取得极值ur0d，式(4)、(5)分别为极值点与极值：

18、

19、

20、当id1<id0以及id2>id0，ur1、u均小于ur0d，ur0d为极大值；

21、基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，当等值电势与无功电流压降向量iq|z|垂直，即平行于有功电流压降向量id|z|时，ur取得极值ur0q，分别为(6)、(7)：

22、

23、

24、当iq1<iq0以及iq2>iq0的情况，ur1、ur2均小于ur0q，ur0q为极大值；

25、当iq＝iq2时，等值电势矢量uo垂直于d轴，此时无功电流达到其上限值，之后电压矢量将不再封闭。

26、可选地，绘制以所述新能源有功电流、新能源无功电流为自变量，机端电压为因变量的三维曲面，求解新能源电流约束，包括：

27、根据式(6)绘制以(id，iq)为自变量、ur为因变量的三维曲面，已知预设最大峰值ur＝ur_max为一平面，该平面与三维曲面的交线即为预设电压峰值边界，交线以下部分满足ur<ur_max，进而转化为对id、iq的约束，将三维曲面及其等高线作xoy面进行投影，ur<ur_max对应虚线及以下部分；

28、结合式(1)、(3)可知，δ隐含于等值电势从而影响机端电压以预设最大峰值为边界条件，确定不同δ取值的i约束区域，δ的变化影响着电流i的约束区域；

29、将有功电流id和无功电流iq控制在边界线及以下区域，即新能源电流id、iq的约束区域需满足式(8)：

30、

31、根据本发明的另一个方面，还提供了一种计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制系统，包括：

32、确定电压向量关系模块，用于确定新能源接入的两机等值系统参数，并基于所述两机等值系统参数，获得戴维南等效电路的等值电势、等值阻抗，并确定戴维南等效电路的各电压向量关系；

33、分析有功电流无功电流模块，用于基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，分析新能源有功电流和新能源无功电流；

34、求解新能源电流约束模块，用于绘制以所述新能源有功电流、新能源无功电流为自变量，机端电压为因变量的三维曲面，求解新能源电流约束；

35、抑制过电压模块，用于将新能源电流约束问题转化为压降矢量末端轨迹的求解问题，抑制过电压。

36、可选地，确定电压向量关系模块，包括：

37、确定等值系统参数子模块，用于确定新能源接入的两机等值系统的送端等值机组的内电势幅值em、受端等值机组的内电势幅值en、送端等值机组功角δ、并网点电压新能源汇集站电压新能源机端电压内电势em至并网点阻抗zms、并网点至内电势en阻抗zsn、并网点至汇集站阻抗zsc、新能源机端至汇集站阻抗zc，新能源电流

38、获得等值电势等值阻抗子模块，用于根据以下公式，获得从新能源机端看进去的戴维南等效电路的等值电势、等值阻抗为：

39、

40、

41、其中，z＝|z|∠θ；

42、确定各电压向量关系子模块，用于根据以下公式，确定戴维南等效电路的各电压向量关系：

43、

44、其中，θ为戴维南等效电路中δococ。

45、可选地，分析有功电流无功电流模块，包括：

46、分析有功电流子模块，用于基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，当等值电势与有功电流压降向量idz垂直，即处于无功电流压降向量iqz的延长线上时，ur取得极值ur0d，式(4)、(5)分别为极值点与极值：

47、

48、

49、当id1<id0以及id2>id0，ur1、u均小于ur0d，ur0d为极大值；

50、分析无功电流子模块，用于基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，当等值电势与无功电流压降向量iq|z|垂直，即平行于有功电流压降向量id|z|时，ur取得极值ur0q，分别为(6)、(7)：

51、

52、

53、当iq1<iq0以及iq2>iq0的情况，ur1、ur2均小于ur0q，ur0q为极大值；

54、当iq＝iq2时，等值电势矢量uo垂直于d轴，此时无功电流达到其上限值，之后电压矢量将不再封闭。

55、可选地，求解新能源电流约束模块，其特征在于，

56、绘制三维曲面子模块，用于根据式(6)绘制以(id，iq)为自变量、ur为因变量的三维曲面，已知预设最大峰值ur＝ur_max为一平面，该平面与三维曲面的交线即为预设电压峰值边界，交线以下部分满足ur<ur_max，进而转化为对id、iq的约束，将三维曲面及其等高线作xoy面进行投影，ur<ur_max对应虚线及以下部分；

57、确定约束区域子模块，用于结合式(1)、(3)可知，δ隐含于等值电势从而影响机端电压以预设最大峰值为边界条件，确定不同δ取值的i约束区域，δ的变化影响着电流i的约束区域；

58、求解新能源电流约束子模块，用于将有功电流id和无功电流iq控制在边界线及以下区域，即新能源电流id、iq的约束区域需满足式(8)：

59、

60、根据本发明的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上述任一项所述方法的步骤。

61、根据本发明的另一个方面，还提供了一种电子设备，包括：

62、所述计算机可读存储介质；以及

63、一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序

64、从而，从新能源电流优化控制角度，提出了一种考虑功角摇摆和新能源切换特性的暂时工频过电压抑制方案。从单因素有功、无功电流和联合电流角度分别展开分析，可用于指导大规模新能源安全可靠送出。

技术特征：

1.一种计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定新能源接入的两机等值系统参数，并基于所述两机等值系统参数，获得戴维南等效电路的等值电势、等值阻抗，并确定戴维南等效电路的各电压向量关系，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，分析新能源有功电流和新能源无功电流，包括：

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，绘制以所述新能源有功电流、新能源无功电流为自变量，机端电压为因变量的三维曲面，求解新能源电流约束，包括：

5.一种计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，确定电压向量关系模块，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，分析有功电流无功电流模块，包括：

8.根据权利要求6或7所述的系统，求解新能源电流约束模块，其特征在于，

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种计及新能源切换特性的暂时工频过电压抑制方法及系统，其中，该方法包括：确定新能源接入的两机等值系统参数，并基于所述两机等值系统参数，获得戴维南等效电路的等值电势、等值阻抗，并确定戴维南等效电路的各电压向量关系；基于所述戴维南等效电路的各电压向量关系，分析新能源有功电流和新能源无功电流；绘制以所述新能源有功电流、新能源无功电流为自变量，机端电压为因变量的三维曲面，求解新能源电流约束；将新能源电流约束问题转化为压降矢量末端轨迹的求解问题，抑制过电压。从单因素有功、无功电流和联合电流角度分别展开分析，可用于指导大规模新能源安全可靠送出。

技术研发人员：徐式蕴,李宗翰,高雪峰,刘新元,程雪婷,张书瑀,郑惠萍,崔校瑞,王姝彦
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23