一种基于风电场的VSC-HVDC并网系统可靠性计算方法

摘要

本发明公开了一种基于风电场的VSC-HVDC并网系统可靠性计算方法，包括以下步骤：计及风速的时序性和自相关性，建立风电场时序输出功率的多状态Markov模型，建立计及STATCOM状态的VSC-HVDC并网系统元件Markov模型，将上述两种可靠性模型归并，得到基于风电场的VSC-HVDC并网系统可靠性模型；考虑风电场出力间歇性的影响，排除不影响VSC-HVDC并网系统可靠性的元件故障指标；并建立基于风电场的VSC-HVDC并网系统的可靠性指标。该发明能准确反映VSC-HVDC并网系统与风电场和交流系统的匹配程度，可以更合理地确定风机功率和VSC-HVDC并网系统的配置。

主权项

一种基于风电场的VSC‑HVDC并网系统可靠性计算方法，其特征在于包括以下步骤：a：建立风电场时序输出功率的多状态Markov模型，该步骤包括：计及风速的时序性和自相关性，采用自回归滑动平均(ARMA)模型对风速进行预测，根据该预测模型建立风速模型；根据所建立的风速模型建立风机输出功率模型；风机(1)采用正常‑故障两状态模型，采用时序蒙特卡罗法对单台风机的正常‑故障两状态模型进行抽样，然后组合风电场内所有风机的两状态模型，得到该风电场内所有风机运行‑故障的时序状态模型；根据风机输出功率模型和风电场内所有风机的运行‑故障的时序状态模型，得到风电场的多状态时序输出功率模型，采用K‑均值聚类法对风电场的多状态时序输出功率模型进行功率状态划分，提高计算效率；b：建立计及STATCOM状态的VSC‑HVDC并网系统Markov模型，该步骤包括：VSC‑HVDC并网系统的联接变压器(3)、交流滤波器(4)、相电抗器(5)、直流电容(7)以及控制保护装置采用正常‑故障两状态Markov模型；VSC‑HVDC并网系统的电压源换流器(6)采用1使用1备用设计，电压源换流器(6)采用“运行‑停运‑修复‑安装‑运行”的过程来模拟，建立两个电压源换流器(6)的运行‑备用五状态模型，计算电压源换流器(6)处于各个状态的概率和频率；再将电压源换流器(6)的五状态模型进行合并，得到电压源换流器(6)的正常‑故障两状态模型；VSC‑HVDC并网系统的直流输电线路(8)采用正常、故障和STATCOM三状态Markov模型，直流输电线路(8)的STATCOM状态用于表示直流输电线路(8)断开时，VSC‑HVDC并网系统可作为独立的STATCOM运行的状态；组合VSC‑HVDC并网系统的所有元件模型，建立VSC‑HVDC并网系统的可靠性模型，将相同状态模型进行合并，得到故障‑正常‑STATCOM状态的VSC‑HVDC并网系统可靠性模型；c：建立基于风电场的VSC‑HVDC并网系统可靠性模型及指标，该步骤包括：根据步骤a建立的风电场时序输出功率的多状态Markov模型和步骤b建立的计及STATCOM状态的VSC‑HVDC并网系统Markov模型，归并后得到基于风电场的VSC‑HVDC并网系统可靠性评估模型；考虑风电场出力间歇性的影响，排除当风电场出力较小或为零时，不影响系统可靠性的VSC‑HVDC并网系统内部元件故障指标；定义基于风电场的VSC‑HVDC并网系统可靠性的评估指标，该评估指标用于衡量风电场和VSC‑HVDC并网系统的匹配程度，该评估指标包括：风电场等值有功功率：用于表示计入风速特性和风机故障后风电场发出的等值有功功率；并网系统等值有功功率：用于表示在风电场等值有功功率的基础上，再计入VSC‑HVDC并网系统元件故障后风电场发出的等值有功功率；等值风能利用率：用于表示计入VSC‑HVDC并网系统元件故障后的VSC‑HVDC并网系统传输有功功率能力；无功调节度：用于表示VSC‑HVDC并网系统向风电场或者电网提供无功补偿的能力；d：通过基于风电场的VSC‑HVDC并网系统的可靠性指标评价基于风电场的VSC‑HVDC并网系统的可靠性。