一种评估弱送端电网可靠性的方法技术

本发明专利技术属于电力系统领域，特别是针对电力系统可靠性评估，尤其涉及有大规模新能源接入和直流送出的送端电网可靠性评估。其特征在于，通过对风力发电、光伏发电以及直流系统的可靠性建模，且考虑因直流接入导致换流站母线电压支撑能力不足，获得弱送端系统的可靠性状态转移模型；用与时间序列相关的序贯蒙特卡洛法和状态枚举法计算弱送端系统的可靠性指标。采用该计算方法不仅解决了现有含大规模新能源接入的直流送端电网的可靠性评估问题，也避免了传统可靠性计算方法及指标无法体现含大规模新能源接入的直流送端电网的特性，该计算结果相较于一般的可靠性评估指标的计算结果更加全面准确。更加全面准确。更加全面准确。

【技术实现步骤摘要】
一种评估弱送端电网可靠性的方法


[0001]本专利技术属于电力系统领域，特别是针对弱送端系统可靠性的评估，是一种有大量新能源接入和多直流送出的发输电系统的可靠性评估。

技术介绍

[0002]目前我国已有针对电网可靠性的评估方法包括模拟法和解析法。其中解析法能够高精度地计算系统的可靠性指标，模拟法能够应用于大系统的可靠性分析，但仍存在3个问题：一、现有的可靠性评估并没有考虑有直流送出和风光结合的可靠性评估完整的一套体系；二、现有对系统可靠性建模，主要是考虑到有功功率的平衡以及对用电可靠性的评估，并没有考虑电压的影响，而弱送端的弱很大程度上是因为直流的接入导致电压支撑能力弱；三、现有的可靠性评估主要是针对整个系统，并没有单独地针对直流送出的可靠性评估。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出了一种针对弱送端电网可靠性评估方法，评估指标包括由供电不足概率、供电电力不足期望和供电电量不足期望以及直流等效停运率。
[0004]本专利技术包括以下步骤。
[0005]1)构建含大规模新能源接入的送端电网可靠性计算模型。
[0006]1-1)建立风电场可靠性计算模型，其中包括风速模型，风功率模型，风电机组停运模型。风功率根据风速即可得到，其中风速模型采用时间序列的风速模型来模拟：
[0007]V
t
＝μ
t
+σ
t
y
t
[0008]式中，μ
t
和σ
t
分别表示平均风速和风速方差；y
t
可以由一个风速时间序列ARMA(n，m)得到：
[0009][0010]风电机组停运模型采用两状态Markov模型，用正常运行持续时间和修复时间来描述。
[0011]一般认为正常运行工作时间服从指数分布，即故障率λ是常数，风电机组正常运行的持续时间如式：
[0012][0013]式中，γ1为均匀分布的随机数，MTTF为平均工作时间，τ1为正常运行的持续时间。
[0014]风电机组修复时间如下：
[0015][0016]式中，γ2为均匀分布的随机数，MTTR为平均修复时间，τ2为修复时间。
[0017]1-2)构建光伏发电可靠性计算模型
[0018]光伏发电的可靠性模型包括光照模型、功率输出模型以及修正温度对输出功率的影响。构建方式与风力发电的类似。
[0019]1-3)构建直流外送可靠性状态模型
[0020]其中包括双极双桥单12脉接线方式和双极双桥双12脉接线方式。双极双桥单12脉接线方式采用3容量状态转移方式，双极双桥双12脉接线方式采用5容量状态转移方式。如图1，2所示。
[0021]由于交流场子系统影响换流站无功功率，为了能体现电压对可靠性的影响，建立了交流场子系统滤波器的模型，即无功容量表，如图 3所示。对照无功容量表，从而确定直流是否会降额运行。
[0022]结合无功容量表和直流系统的状态转移图确定直流的实际传输容量，其确定方法如图4所示：C
i
代表在给定枚举故障状态下，各元件或子系统可用传输容量。例如，假设在某个枚举故障状态中，整流侧BP2因故障导致降额运行，容量为0.45，即C1＝0.45，同时发生正极输电线路故障，则C6＝0，其他元件都正常运行，通过图4可得该枚举故障状态的容量为0.45。
[0023]2)利用序贯蒙特卡洛法确定系统的可靠性指标。
[0024]2-1)发电机、输电线路等传统设备认为只有运行、停运两种状态，将所有元件的状态结合获得系统的状态，且状态是随时间变化的。
[0025]2-2)负荷模型采用数据为系统提供的年度负荷模型与一个标准正态分布相加而成，潮流计算采用直流法。
[0026]采用序贯蒙特卡洛法获得系统可靠性指标，其中包括：供电不足概率，供电点量不足期望，供电电力不足期望，直流等效停运率。
[0027]直流等效停运率的计算公式为：
[0028][0029]式中为容量状态C
k
的发生频率
[0030]本专利技术的有益效果在于：
[0031](1)一种评估弱送端电网可靠性的方法相比目前常用可靠性评估方法，考虑的是有直流送出和风光结合的可靠性评估完整的一套体系，更能有针对性的描述直流弱送端电网。
[0032](2)一种评估弱送端电网可靠性的方法，不仅考虑到有功功率的平衡以及对用电可靠性的评估，也通过建立滤波器的容量模型，考虑到电压的影响，更能反映弱送端电网中直流的接入导致电压支撑能力弱的特性。
[0033](3)一种评估弱送端电网可靠性的方法，能作为指导弱送端电网网架加强方案的依据。
附图说明
[0034]图1为双极双桥单12脉状态转移图。
[0035]图2为双极双桥双12脉状态转移图。
[0036]图3为滤波器无功容量表。
[0037]图4为高压直流系统传输容量的确定方法图。
[0038]图5为本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0039]下面结合一个实例，对具体实施方式作详细说明。
[0040]1)在IEEE-RTS-79系统中不同节点加入不同容量的风电，光伏，且将母线20至母线23之间的双回交流线路36及线路37替换为双极直流输电线路，所以双极直流输电系统的每一极额定输送容量也设定 600MW。
[0041]2)本实例增加总装机容量为225MW，同时计及详细的尾流效应、气候、地形等方面因素影响，运用ARMA时间序列风速模型，将风速的均值和方差设置为变量，来调整风电场的输出功率以便评估不同情况下风电场对测试系统的可靠性影响。在风电场按时间序列的输出功率确定以后，将其作为输出功率按时间序列变化的发电机接入测试系统不同节点，也可在同一节点或不同节点接入若干座风电场。
[0042]3)如步骤2在系统中加入光伏发电。
[0043]4)直流系统采用FD法获得其状态模型，即超高压直流输电采用三状态模型，特高压直流输电采用五状态的等效模型。再根据无功容量表确定直流系统每个状态下实际传输容量。
[0044]5)对系统每一个状态下进行潮流计算，同时判断各线路有功是否超过其容量极限、系统供电是否充足，并应用最优负荷削减模型进行相应的负荷削减，最后与负荷模型相应数据比较系统供电情况，当累积完每个时间序列下的供电情况后最终由统计可以形成所要求的可靠性指标。
[0045]在平均风速为6，风速方差为1.5，光伏和风电一共发225MW，且各发一半的情况下，该直流弱送端系统的供电不可用率为0.082，供电电力不足期望为15.667MW，供电电量不足期望为1.33e+5MWh/y。
[0046]至此，本专利技术所提方法实施完毕。
[0047]值得一提的是，本专利技术的可靠性评估方法不局限于含风电、光伏的直流送端电网，也可推广至其他新能源发电系统。因此，以上实施步骤仅用以说明而非限制本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估弱送端电网可靠性的方法，其特征在于，针对是由大规模风光发电组成的通过高压直流输电送出的弱送端系统可靠性评估指标及指标计算方法，更能有针对性的描述弱送端电网可靠性情况，也通过建立滤波器的容量模型，考虑到电压的影响，更能反映弱送端电网中直流的接入导致电压支撑能力弱的特性。该评估方法能作为指导弱送端电网网架加强方案的依据。2.根据权力要求1所述的评估弱送端电网可靠性的方法，其特征在于结合了新能源与直流送出的典型弱送端电网特征，从而更加全面评估了弱送端电网。具体评估方式如下：1)构建含大规模新能源接入的送端电网可靠性计算模型。1-1)建立风电场可靠性计算模型，其中包括风速模型，风功率模型，风电机组停运模型。风功率根据风速即可得到，其中风速模型采用时间序列的风速模型来模拟:V
t
＝μ
t
+σ
t
y
t
式中，μ
t
和σ
t
分别表示平均风速和风速方差；y
t
可以由一个风速时间序列ARMA(n，m)得到：风电机组停运模型采用两状态Markov模型，用正常运行持续时间和修复时间来描述。一般认为正常运行工作时间服从指数分布，即故障率λ是常数，风电机组正常运行的持续时间如式：式中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，陆明璇，华梦琪，张天舒，李庚银，刘建琴，安之，李晖，戚庆茹，刘斯伟，王东淼，宋新甫，徐慧慧，赵宇洋，于志勇，陈伟伟，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司国家电网公司国家新疆电力有限公司经济技术研究院国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：