1.应对多直流换相失败功率冲击的电网侧储能紧急控制方法,其特征在于,包括如下
步骤:
S1:实时监测含回多直流输电的交直流混联电网系统安全状态,即:基于电网中的广域监测单元实时采集并记录每回直流的输送有功功率、电流状态量;采集并记录电网中各同步发电机机组输出机械功率、电磁功率、转速及转子角参数值;采集并记录电网中电网侧储能电站的输出有功功率以及各负荷节点的有功功率参数值;
S2:建立直流逆变侧换流器换相失败综合判据,即:根据系统实时监测状态量,判断是否发生直流换相失败功率冲击事件;若未满足换相失败判据,则返回步骤S1继续监测系统安全状态,若满足换相失败判据,则表明系统发生直流换相失败事件,进入下一步骤;
S3:多回直流系统等效为单回等值直流,建立等值直流送出系统,简化多回直流换相失败的功率冲击波动过程,建立单回等值直流的功率冲击理论简化曲线方程,通过分段函数来简化描述多回直流换相失败的功率冲击波动过程;
S4:预测等值直流送出系统转速和转子角变化参数,计算等值直流送出系统暂态安全
稳定参数,在直流换相失败期间,紧急控制以电网侧储能参与控制量最小为目标,建立优化模型并采用遗传优化算法求解,得到每个时刻电网侧储能电站最优控制量;
S5:根据计算得到系统各储能电站实际最优控制量,向对应的电网侧储能发送功率指
令实施紧急控制,缓解多回直流换相失败功率冲击,确保系统的暂态安全稳定。
2.如权利要求1所述的电网侧储能紧急控制方法,其特征在于,步骤S1中实时监测含回多直流输电的交直流混联电网系统安全状态,具体包括以下状态量参数:式(1)中,SHVDC、SG、SBEES和SLOAD分别为直流输电系统、同步发电机组、电网侧储能电站以及负荷所包含的节点集合;xt表示系统在t时刻监测到的安全状态变量,具体包括:直流i在t时刻的输送有功功率Pdci,t、直流i逆变侧在t时刻的换流变压器阀侧D桥的abc三相电流值IDi,t(IDai,t,IDbi,t,IDci,t)、Y桥的abc三相电流值IYi,t(IYai,t,IYbi,t,IYci,t)、直流i的换流器在t时刻直流电流值Idci,t、电网中同步发电机机组j在t时刻的输出机械功率Pmj,t、电磁功率Pej,t、转速ωj,t及转子角δj,t、电网中电网侧储能电站n在t时刻的输出有功功率PBEESn,t以及负荷节点m在t时刻的的有功功率值PLm,t。
3.如权利要求2所述的电网侧储能紧急控制方法,其特征在于,步骤S2中直流逆变侧换流器换相失败综合判据式为:γ=α∪β (4)式(2)至(4)中,α、β、γ均为逻辑状态变量;IdcNi为直流i的换流器直流电流额定值;当α和β任意变量为1时,γ变量赋值为1,即满足换相失败判据,进入下一环节;当α和β变量均为
0时,γ变量赋值为0,即不满足换相失败判据,返回上一环节,继续监测系统安全状态。
4.如权利要求3所述的电网侧储能紧急控制方法,其特征在于,步骤S3中的多回直流系统等效为单回等值直流,建立等值直流送出系统,简化多回直流换相失败的功率冲击波动过程,建立单回等值直流的功率冲击理论简化曲线方程,具体如下:根据t时刻监测到的多回直流输电状态量和系统各状态量,采用加权求和处理方法将
多回直流输送功率Pdci,t(i∈SHVDC)等效为单回直流系统输送功率 其次将直流的送端电源系统等效为含储能电站的两机简化系统,相关等效参数通过上述实时监测的状态量和电路等效变换求得,等效直流送出系统中各参数满足以下关系式:式(5)中,PG1,t和PG2,t分别为等值直流送出系统的等效发电机组有功功率;PL1,t和PL2,t分别为等效负荷;PBESS1,t和PBESS2,t分别为等值直流送出系统两侧的储能输出功率;U1和U2为对应等效发电机组的机端电压,视为恒定值;r+jx代表两机组联络线之间的等效阻抗;M1和M2为等效发电机组的惯性时间常数;δ1,t和δ2,t为等效发电机组的转子角;δt为等值直流送出系统的相对转子角;
直流的换相失败会导致传输功率出现时断时续的“锯齿”波动特点,采用分段函数来简化描述多回直流换相失败的功率冲击波动过程,建立单回等值直流的功率冲击理论简化曲线方程:式(6)中,T1和T2分别表示换相失败过程中直流输送功率中断下降时间和恢复时间,一次换相失败的总时间T=T1+T2;k表示系统发生换相失败的次数;tk表示发生第k次换相失败时刻,当k=1时,t=t1表示首次出现直流换相失败时刻; 表示单回等值直流的恢复功率,通常为等值直流正常运行时额定功率 的0.9倍。
5.如权利要求4所述的电网侧储能紧急控制方法,其特征在于,步骤S4中预测等值直流送出系统转速和转子角变化参数,具体如下:在第k次换相失败过程[tk,tk+T]的时段中,等值直流送出系统转速和转子角满足下列关系式:式(7)中等值直流送出系统转速 为两等效发电机组转速 和 之差;若后续发生
第k+1次换相失败,预测tk+1时刻的转速和转子角参数值:
随着多次换相失败的功率冲击使得系统发电机机组转速不断加速,转子角度不断增
大,不断压缩系统的暂态安全稳定裕度,需要配合储能电站去消纳冲击能量,增加系统减速面积,降低系统失稳风险;
考虑储能参与的等值直流送出系统暂态安全稳定参数,具体计算如下:
式(9)中,K表示系统总共发生换相失败次数; 表示等值直流送出系统在tk时刻剩余减速面积,当转子角 等于最大转子角度δmax时求得统最大剩余减速面积Smax; 表示在第一次换相失败时刻监测到的等值直流送出系统机械功率; 表示等值直流送出系统电网侧储能电站在tk时刻总输出功率;λ1和λ2分别对应各储能分配系数; 表示等值直流送出系统暂态安全稳定裕度,参数值越小代表当前送出系统失稳风险越大,当 时系统剩余的减速面积不能够抵消此次换相失败功率冲击造成的加速面积,系统暂态失稳;
在直流换相失败期间,紧急控制以电网侧储能参与控制量最小为目标,建立优化模型,具体如下:优化模型包含等式约束条件,即式(1)、式(5)至式(9)的等式方程;不等式约束条件包括电网侧储能电站的调整率上下限制ΔPBESS,max和ΔPBESS,min,以及系统暂态安全稳定裕度边界值,电网侧储能出力 边界值,采用遗传优化算法求解上述模型,得到每个时刻电网侧储能电站最优控制量。
6.如权利要求5所述的电网侧储能紧急控制方法,其特征在于,步骤S5中,根据储能分配系数λ1和λ2,进一步计算得到系统各储能电站实际最优控制量,并向对应的电网侧储能发送功率指令实施紧急控制,缓解多回直流换相失败功率冲击,确保系统的暂态安全稳定。