CN105356508B - 基于psd-bpa的电网风电接入评价***及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于PSD‑BPA的电网风电接入评价***，包括数据接入模块、数据存数模块、数据计算模块、数据分析模块和风电接入能力分析和输出模块。自动接入PSD‑BPA的电网基础数据，引进风电接入点，逐层增加风电接入点，并根据数据计算模块和数据分析模块输出的短路容量比K、电压闪变值、谐波含量和阈值自动比较，超过阈值的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力。本发明的一种基于PSD‑BPA的电网风电接入评价***根据实际的线路构建的线路模型，快速分析线路的短路容量比、电压闪变值、谐波含量，并得出线路模型的最大风电接入能力，为风电接入提供参考值，提高了办事效力。

Description

基于PSD-BPA的电网风电接入评价***及其方法
技术领域
本发明涉及风电接入评价技术领域，尤其涉及一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***及其方法。
背景技术
风能作为一种可再生资源，具有可再生、无污染、储量大、分布广泛等优点。同时，风电较其它新能源成本更低，技术也更为成熟，具备大规模商业开发的条件，已成为世界能源的重要组成部分。风电具有随机性和间歇性，风电大规模并网会影响电力***的正常稳定运行。风电的大规模接入对电网的影响主要体现在，电压、频率、功率波动上。对于地区电网影响主要体现在电压波动上。风电接入评价是指导地区风电规划的重要组成部分。通过对风电接入后的***状态进行分析，可以明确风电接入对电网的影响。
中国南方地区的电网数据基于PSD-BPA软件，但是，在基于PSD-BPA的电网风电接入评价***和方法方面的应用及其相关研究还没报到，此方向的研究没有被广泛开展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***及其方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***,其包括：
数据接入模块，自动接入PSD-BPA的电网基础数据，引进风电接入点，并将电网基础数据和风电接入点数据存储于数据存数模块；
数据存数模块，存储数据接入模块传输的PSD-BPA的电网基础数据、用户输入数据和计算分析数据；
数据计算模块，基于PSD-BPA的电网基础数据，进行潮流计算和稳定计算；所述潮流计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点母线电压和网损；所述稳定计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗；
数据分析模块，基于PSD-BPA的电网基础数据和数据计算模块输出，对风电接入点进行短路容量比分析、电压闪变值分析、谐波含量分析；
所述短路容量比分析：根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和当前接入的风电装机容量SW，根据公式得到短路容量比K；
所述电压闪变值分析：所述电压闪变值包括短时电压闪变值和长时电压闪变值，根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk)，对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算，其中i为风机编号，风机连续运行时电压闪变计算公式为：风机切换运行时电压闪变计算公式为：
电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值；
所述谐波含量分析：根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入***各次谐波电流含量Ihw，其中h为谐波次数，计算公式为：根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw，R为风电接入点的等值电阻，X为风电接入点的等值电抗，j为复数运算符号，计算公式为：Uhw＝(R+h×X)×Ihw，谐波电压含量UH计算公式为：根据风电场接入点的额定电压U1，计算总谐波畸变率THDu，计算公式为：
风电接入能力分析和输出模块，对电网线路模型，逐层增加风电接入点，并根据数据计算模块和数据分析模块输出的短路容量比K、电压闪变、谐波含量逐次和对应的阈值自动比较，超过阈值的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力。
作为上述方案的进一步优化，短路容量比K的阈值为10％。
作为上述方案的进一步优化，风电接入点的短时电压闪变值Pst的阈值为0.35％，风电接入点的长时电压闪变值Plt的阈值为0.25％。
作为上述方案的进一步优化，谐波含量的阈值THDu为2.0％。
一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其包括如下步骤：
(11)、接入PSD-BPA的电网基础数据；
(12)、引进风电接入点；
(13)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点母线电压和网损；
(14)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗；
(15)、根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和接入的风电装机容量SW，根据公式得到短路容量比K；
(16)、将风电接入点的短路容量比K进行阈值判断，若短路容量比K小于等于阈值，进入步骤(17)，若短路容量比K大于阈值，进入步骤(19)；
(17)、根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk)，对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算，其中i为风机编号，风机连续运行时电压闪变计算公式为：风机切换运行时电压闪变计算公式为： 电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值；
(18)、将风电接入点的电压闪变值进行阈值判断，若电压闪变值Pst与Plt同时小于阈值，返回步骤(12)；若电压闪变值Pst与Plt任意一个大于阈值，进入步骤(19)；
(19)、根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入***各次谐波电流含量Ihw，其中h为谐波次数，计算公式为：根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw，R为风电接入点的等值电阻，X为风电接入点的等值电抗，j为复数运算符号，计算公式为：Uhw＝(R+h×X)×Ihw，谐波电压含量UH计算公式为：根据风电场接入点的额定电压U1，计算总谐波畸变率THDu，计算公式为：
(20)、将风电接入点的谐波含量进行阈值判断，若谐波含量小于阈值，进入步骤(12)；若谐波含量大于阈值，进入步骤(21)；
(21)、接入点的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力，输出线路模型的风电装机容量。
作为上述方案的进一步优化，短路容量比K的阈值为10％。
作为上述方案的进一步优化，风电接入点的短时电压闪变值Pst的阈值为0.35％，风电接入点的长时电压闪变值Plt的阈值为0.25％。
作为上述方案的进一步优化，谐波含量的阈值THDu为2.0％。
与已有技术相比，本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***及其方法的有益效果体现在：
1、本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***根据实际的线路构建的线路模型，快速分析线路的短路容量比和电压波动值，并得出线路模型的最大风电接入能力，为风电接入提供参考值，提高了办事效力。
附图说明
图1是本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***的结构框图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1，图1是本发明的一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***的结构框图。一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价***,包括数据接入模块、数据存数模块、数据计算模块、数据分析模块和风电接入能力分析和输出模块。
其中，数据接入模块，自动接入PSD-BPA的电网基础数据，引进风电接入点，并将电网基础数据和风电接入点数据存储于数据存数模块。
数据存数模块，存储数据接入模块传输的PSD-BPA的电网基础数据、用户输入数据和计算分析数据。
数据计算模块，基于PSD-BPA的电网基础数据，进行潮流计算和稳定计算；所述潮流计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点母线电压和网损；所述稳定计算基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗。
数据分析模块，基于PSD-BPA的电网基础数据和数据计算模块输出，对风电接入点进行短路容量比分析、电压闪变值分析、谐波含量分析；所述短路容量比分析：根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和当前接入的风电装机容量SW，根据公式得到短路容量比K；所述电压闪变值分析：根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk)，对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算，其中i为风机编号，风机连续运行时电压闪变计算公式为：风机切换运行时电压闪变计算公式为：电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值；所述谐波含量分析：根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入***各次谐波电流含量Ihw，其中h为谐波次数，计算公式为：根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw，R为风电接入点的等值电阻，X为风电接入点的等值电抗，计算公式为：Uhw＝(R+h×X)×Ihw；
风电接入能力分析和输出模块，对确定的电网线路，逐层增加风电接入点，并根据数据计算模块和数据分析模块输出的短路容量比K、电压闪变值、谐波含量和阈值自动比较，超过阈值的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力。短路容量比K的阈值为10％。电压闪变的阈值为：Pst为0.35％，Plt为0.25％；谐波含量的阈值为：THDu为2.0％。
本发明还公开了一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,包括如下步骤：
(11)、接入PSD-BPA的电网基础数据；
(12)、引进风电接入点；
(13)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点母线电压和网损；
(14)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗；
(15)、根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和接入风电装机容量SW，根据公式得到短路容量比K；
(16)、将风电接入点的短路容量比K进行阈值判断，若短路容量比K小于等于阈值10％，进入步骤(17)，若短路容量比K大于阈值10％，进入步骤(19)；
(17)、根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk)，对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算，其中i为风机编号，风机连续运行时电压闪变计算公式为：风机切换运行时电压闪变计算公式为： 电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值；
(18)、将风电接入点的电压闪变值进行阈值判断，若电压闪变值Pst与Plt同时小于阈值，返回步骤(12)；若电压闪变值Pst与Plt任意一个大于阈值，进入步骤(19)；
(19)、根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入***各次谐波电流含量Ihw，其中h为谐波次数，计算公式为：根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw，R为风电接入点的等值电阻，X为风电接入点的等值电抗，计算公式为：Uhw＝(R+h×X)×Ihw；j为复数运算符号，计算公式为：Uhw＝(R+h×X)×Ihw，谐波电压含量UH计算公式为：根据风电场接入点的额定电压U1，计算总谐波畸变率THDu，计算公式为：
(20)、将风电接入点的谐波含量与其对应的阈值判断，若THDu小于其阈值，返回步骤(12)；若THDu大于阈值，进入步骤(21)；
(20)、将风电接入点的谐波含量进行阈值判断，若谐波含量小于阈值，进入步骤(12)；若谐波含量大于阈值，进入步骤(21)；
(21)、接入点的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力，输出线路模型的风电装机容量。
以上只是本发明的一种实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，在不脱离本发明精神实质的情况下，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其特征在于，包括如下步骤：
(11)、接入PSD-BPA的电网基础数据；
(12)、引进风电接入点；
(13)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点母线电压和网损；
(14)、基于PSD-BPA的电网基础数据和风电接入点的风电装机容量，计算输出风电接入点的短路容量和等值阻抗；
(15)、根据数据计算模块得到的风电接入点的短路容量SSC和接入的风电装机容量SW，根据公式得到短路容量比K；
(16)、将风电接入点的短路容量比K进行阈值判断，若短路容量比K小于等于阈值，进入步骤(17)，若短路容量比K大于阈值，进入步骤(19)；
(17)、根据单台风电机组的闪变系数ci(ψk,va)、单台风电机组的额定视在功率Sni、连接到公共连接点得风电机组的数目Nwt、各台机组在10min和120min中内切换运行的次数N10,i和N120,i、单台机组的闪变阶跃系数kf,i(Ψk)，对风电接入点的短时电压闪变值Pst和长时电压闪变值Plt进行计算，其中i为风机编号，风机连续运行时电压闪变计算公式为：风机切换运行时电压闪变计算公式为： 电压闪变值取连续运行和切换运行计算结果中的较大值；
(18)、将风电接入点的电压闪变值进行阈值判断，若电压闪变值Pst与Plt同时小于阈值，返回步骤(12)；若电压闪变值Pst与Plt任意一个大于阈值，进入步骤(19)；
(19)、根据各风电机各次谐波电流含量Ih,i计算风电场注入***各次谐波电流含量Ihw，其中h为谐波次数，计算公式为：根据风电场各次谐波电流含量Ihw和数据计算模块得到的风电接入点的等值阻抗R+jX计算风电场接入点各次谐波电压含量Uhw，R为风电接入点的等值电阻，X为风电接入点的等值电抗，j为复数运算符号，计算公式为：Uhw＝(R+h×X)×Ihw，谐波电压含量UH计算公式为：根据风电场接入点的额定电压U1，计算总谐波畸变率THDu，计算公式为：
(20)、将风电接入点的谐波含量进行阈值判断，若谐波含量小于阈值，进入步骤(12)；若谐波含量大于阈值，进入步骤(21)；
(21)、接入点的风电装机容量为线路模型的最大风电接入能力，输出线路模型的风电装机容量。
2.根据权利要求1所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其特征在于：短路容量比K的阈值为10％。
3.根据权利要求1所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其特征在于：风电接入点的短时电压闪变值Pst的阈值为0.35％，风电接入点的长时电压闪变值Plt的阈值为0.25％。
4.根据权利要求1所述一种基于PSD-BPA的电网风电接入评价方法,其特征在于：谐波含量的阈值THDu为2.0％。
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