一种基于源流路径电气剖分的风电系统关键节点识别方法

摘要

本发明公开了一种基于源流路径电气剖分的风电系统关键节点识别方法，主要包括：根据实时电力系统结构和电网参数信息，获得全网路径链的最终详细电气剖分参数，提取剖分子网络的源功率、流功率以及子支路的阻抗信息，分析有多少电源和负荷成分通过何种路径传输及供求信息，计算获得所有机组对电网节点的支撑度，根据支撑度数值大小确定网络的关键节点集；获取关键节点上的补偿装置对风电场节点的电压支撑度以及其对提升全局电压平均水平的贡献，将计算结果进行对比进行验证。该识别方法，可以在系统发生故障初期，有效识别系统中的关键节点，并在这些关键节点上进行动态无功补偿，具有大幅降低风电场大规模脱网故障发生概率的优点。

主权项

一种基于源流路径电气剖分的风电系统关键节点识别方法，其特征在于，主要包括：a、根据实时风电系统结构和电网参数信息，获得系统的具体潮流分布情况；基于计算得到的实时潮流信息，对网络中所有源流对进行双向电气剖分，获得全网路径链的最终详细电气剖分参数；具体包括：1)剖分子网络源、流节点关键度根据某一源流路径链的相关电气信息，分别求取子网络源节点输出的功率和流节点输入的功率占全网源、流功率的比例；所占比例越高，说明源节点和流节点在全网中关键度越高；源、流节点的关键度具有间接反映电网运行状态特性；假设某源流路径链中，该剖分子网络从送端源中获得的有功功率为受端流从该源流路径链输入的有功功率为该子网络中源节点的关键度定义为：$I_i^k=\frac{P_{G,i-j}^k}{\underset{i=1}{\overset{p}{\Sigma }}{P}_{Gi}},k=1,2...N_L---\left(1\right);$为该剖分子网络从送端源中获得的有功功率；P_Gi表示第i个源节点的有功功率；p表示网络中源节点的个数；N_L表示源流路径链的条数该子网络中流节点的关键度定义为：$I_j^k=\frac{P_{L,i-j}^k}{\underset{j=1}{\overset{q}{\Sigma }}{P}_{Lj}},k=1,2...N_L---\left(2\right);$表示受端流从该源流路径链输入的有功功率；P_Lj表示第j条流链路的有功功率；q表示网络中流链路的条数；N_L表示源流路径链的条数；当电网结构或系统运行状态发生改变时，源流对之间的路径链及路径链传输的功率会随之发生改变，并在一定程度上表现为源、流节点的关键度的数值变化；2)剖分路径链电气距离由于线路的电阻相对于电抗可忽略不计，因此，采取剖分子支路的电抗作为衡量源流节点之间的电气距离；对某一源流路径链中的第m段剖分子支路，其电气距离表示为：$d_{m,i-j}^k=\mathrm{Im}\left(Z_{m,i-j}^k\right)---\left(3\right);$表示源流路径链中的第m段剖分子支路的电抗；源流路径链上的节点n和送端源之间的电气距离表示为：$D_{n,S}^k=\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{d}_{m,i-j}^k---\left(4\right);$式中，M为节点n和送端源之间的剖分子支路总数；越小，说明送端源利用源流路径链传输功率时经过该剖分子支路的等效距离越短，较短的电气距离会增强节点与送源端之间的电气联系，对辨识关键节点影响更大；综合以上电气特征参数，定义源流路径链的送端源和受端流对路径链中任意节点n的支撑度为：$T_{ai}={\mathrm{\lambda I}}_i^k{I}_j^k{D}_{n,S}^k,n=1,2...N---\left(5\right);$式中，λ为发电机和节点之间的电气联系系数，基于双向电气剖分后源流路径链，若发电机不通过该节点传输功率时，说明发电机和该节点没有直接的电气联系，则λ＝0；反之若发电机的传输功率路径经过该节点，说明λ＝1；N表示网络中源流路径链上的节点个数；b、基于最终详细电气剖分参数，提取剖分子网络的源功率、流功率以及子支路的阻抗信息；c、根据已得到的全网源流路径链信息，分析有多少电源成分通过何种路径传输至某一负荷以及有多少负荷成分通过何种路径从某一电源汲取功率的详细供求信息；d、根据源流对的电气剖分信息，计算获得所有机组对电网节点的支撑度，根据支撑度数值大小确定网络的关键节点集；具体包括：式(5)求得的是源流路径链上源节点对路径链中任意节点n的支撑度；在衡量网络中对应节点n的关键度时，需要考虑其在不同源流路径链中受到支撑度的综合累积效应；当风电系统发生故障时，采用节点关键度指标可以评估出最能有效阻止故障连锁反应的节点，通过在该点加动态无功补偿设备，使得该节点控制效果最优，达到防御连锁故障的最佳效果；将原始网络中所有发电机组对节点n的支撑度之和定义为路径链中任意节点n的关键度：$T_a=\underset{i=1}{\overset{p}{\Sigma }}{T}_{ai}---\left(6\right);$从电气原理出发，既能发现节点关键度指标随系统运行状态变化的规律，又能获得关键节点上的无功源与系统其他节点之间发生电气供求关系的路径关系，辨识出最能有效防御连锁故障发生的节点；e、通过在关键节点加无功动态无功补偿装置，得出关键节点上的补偿装置对风电场节点的电压支撑度以及其对提升全局电压平均水平的贡献，并将计算结果进行对比，验证所提关键节点辨识方法的有效性和合理性。