广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制研究.docx

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广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制研究

1.引言

1.1新能源系统背景及发展现状

随着全球能源需求的不断增长和环境保护的日益重视,新能源系统的开发与利用成为世界各国的研究热点。新能源系统主要包括风力发电、太阳能发电等,具有清洁、可再生、低碳排放等特点。在我国,新能源发电装机容量逐年增加,已成为电力系统的重要组成部分。

然而,新能源系统在给电力系统带来诸多好处的同时,也带来了一些新的问题和挑战。首先,新能源发电具有波动性、间歇性、不确定性等特点,给电力系统的稳定运行带来压力。其次,新能源发电系统在发生故障时,如何实现快速、有效的穿越控制,以保证电力系统的安全稳定运行,已成为亟待解决的问题。

当前,国内外学者在新能源系统的研究方面已取得了一系列成果,包括新能源发电建模、并网控制、稳定性分析等方面。但在广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制方面的研究尚不充分,有必要对其进行深入研究。

1.2广域新能源系统源侧N-1故障问题分析

广域新能源系统源侧N-1故障是指当新能源发电系统中一个元件发生故障时,其他元件仍能继续运行,但系统整体性能受到影响。这类故障可能导致新能源发电系统输出功率波动,甚至引发电力系统的稳定性问题。

源侧N-1故障问题主要表现在以下方面:

故障发生时,新能源发电系统输出功率波动,可能导致电力系统频率、电压波动;

故障元件退出运行,可能导致新能源发电系统容量减少,影响电力系统的供电能力;

故障穿越控制策略不当,可能导致新能源发电系统不能及时恢复正常运行,甚至引发更严重的稳定性问题。

1.3研究目的与意义

本研究旨在针对广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制问题,提出一种有效的控制策略,提高新能源发电系统的故障穿越能力,确保电力系统的安全稳定运行。

研究意义如下:

提高新能源发电系统的故障穿越能力,有利于减少电力系统因故障造成的损失;

保障电力系统的安全稳定运行,提高供电可靠性;

为我国新能源发电技术的发展提供理论支持,促进新能源的广泛应用。

2广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制理论

2.1故障穿越控制原理

广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制是确保电力系统在面临单一重大故障(即N-1故障)时,能够维持稳定运行的关键技术。该原理主要基于以下几个核心概念:

故障检测与识别:通过实时监测系统运行状态,快速准确地检测并识别出N-1故障,为后续穿越控制提供及时的信息支持。

暂态稳定性分析:分析系统在遭遇N-1故障后的暂态稳定性,预测系统可能的失稳模式,为穿越控制提供理论依据。

控制措施实施:根据暂态稳定性分析结果,采取相应的控制措施,如调整发电机输出、切负荷、改变新能源发电单元的工作模式等,以增强系统对故障的抵御能力。

动态恢复与调整:系统在穿越故障后,需要动态调整控制参数,快速恢复到正常运行状态,减少故障对系统的影响。

2.2广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制方法

广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制方法主要包括以下几种:

基于频率和电压的协调控制:通过调整发电机组的输出功率,结合新能源发电单元的频率和电压控制,实现系统在故障期间的稳定。

频率控制:通过调节新能源发电单元的有功出力,响应系统频率变化,保持系统频率稳定。

电压控制:利用新能源发电单元的无功出力,调节系统电压,防止电压崩溃。

广域控制策略:结合广域监测系统(WAMS)的信息,实现区域间的控制协同,提升系统整体稳定性。

区域间功率支援:通过WAMS获取区域间的功率差异,实现区域间的功率互援,提高故障穿越能力。

分布式控制:分散控制策略,降低对单一控制中心的依赖,增强系统韧性。

基于人工智能的控制方法:利用机器学习、人工智能等技术,对系统运行数据进行深度学习,实现故障预测和自适应控制。

故障预测:建立故障预测模型,提前发现系统潜在的风险,为穿越控制提供前瞻性指导。

自适应控制:根据系统实时运行数据,自动调整控制策略和参数,适应系统变化。

2.3控制策略与优化

为了提高广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制的效果,需要对控制策略进行优化:

控制策略参数优化:通过模拟不同的故障场景,结合实际运行数据,对控制策略中的关键参数进行优化,以提高控制效率和效果。

多目标优化:在优化控制策略时,考虑多个目标,如稳定性、经济性、可靠性等,采用多目标优化算法,寻求最优解。

模型预测控制(MPC)的应用:引入模型预测控制,对系统未来一段时间内的运行状态进行预测,并结合优化目标,滚动优化控制策略。

反馈与自适应调整:根据系统实际穿越故障的表现,对控制策略进行反馈调整,不断优化策略,提升系统的动态适应能力。

以上内容构成了广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制理论的基础,为后续的控制策略设计与实现提供了理论依据和方法指导。

3.广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制策略设计与实

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