研究背景

考慮到大規(guī)模新能源并網具有無慣性支撐及輸出功率隨機波動的特點，風機的大規(guī)模并網將會引起接入點附近的區(qū)域電網電壓大幅度波動，并極有可能造成大規(guī)模的電網崩潰。因此，隨著風電并網規(guī)模的逐年遞增，風電出力的波動性對區(qū)域電網的有功沖擊影響也在急劇增長，嚴重影響了互聯電網的安全穩(wěn)定，甚至可能導致系統失去動態(tài)平衡并最終瓦解。

論文方法及創(chuàng)新點

鑒于大規(guī)模新能源并網所特有的無慣性支撐及輸出功率隨機波動等特點，大規(guī)模新能源集中接入必然會增加電力系統振蕩模式的復雜性。針對高風電滲透率電力系統的快速主動解列問題，本文提出了一種改進的高風電滲透率下快速主動解列策略，算法流程如圖1所示。

圖1 改進的高風電滲透率下快速主動解列策略流程

該策略首先通過離線的電機耦合程度模型對電力系統中的電機“弱連接”進行了分析，獲得了一個粗略的離線分類結果；進而根據離線的分類結果對在線所得的功角軌跡進行了修正，求解出不同故障信息下的電力系統在線同調分群；最后將發(fā)電機同調作為約束，求解出以最小復合潮流沖為目標函數的實時最優(yōu)解列斷面。

為了驗證本文所提改進策略的正確性和有效性，以IEEE 118節(jié)點的風機并網系統為例進行仿真驗證。對母線23～母線25線路進行三相短路，故障開始時間為0.5s，故障持續(xù)時間為0.6s，故障清除后0.4s實施解列操作。由本文算法所得的孤島劃分示意圖如圖2所示，解列后孤島內各發(fā)電機頻率曲線如圖3所示。

圖2 本算例系統的最優(yōu)主動解列斷面結果

圖3 解列后孤島內各發(fā)電機頻率曲線

本算例中，系統在1.1s切除故障后，1～5號電機頻率仍未恢復正常水平，整個系統面臨崩潰；而在1.5s采取圖2所示的解列操作后，失去同步的機組頻率逐漸被拉回，其頻率在2.8s之后逐漸回歸到正常水平。故障已經被隔離開，各個孤島內的功角、電壓、頻率均達到了穩(wěn)定狀態(tài)。

結論

文章針風電并網系統的主動解列問題，提出了一種高風電滲透率下的全時段快速主動解列策略。該策略通過離線的“弱連接”在線修正WAMS系統獲取的功角軌跡，約束實時最優(yōu)解列斷面的求解，并運用改進的k-means算法進行算法加速。提高了高風電滲透率下的同調分群及最優(yōu)斷面求解的準確性及算法效率，最后仿真和實驗驗證了所提控制策略的有效性。

引用本文

唐飛, 劉揚, 施浩波, 鄒宏亮, 周芳. 一種考慮風電場并網的大電網快速主動解列策略[J]. 電工技術學報, 2019, 34(10): 2092-2101. Tang Fei, Liu Yang, Shi Haobo, Zou Hongliang, Zhou Fang. A Fast Active Islanding Strategy for Large Power Grid Considering Wind Farm Integration. Transactions of China Electrotechnical Society, 2019, 34(10): 2092-2101.

團隊介紹

劉滌塵教授課題組隸屬于武漢大學電氣工程學院電力系統運行與控制研究所。課題組長期從事電網運行與控制、智能配電網、可再生能源并網等方面的研究，主要包括：特高壓互聯電網主動解列技術、失步解列判據研究、電力系統黑啟動技術研究，配電網重構、智能配電系統控制、能源協調調度，可再生能源并網電力電子裝置的穩(wěn)定分析、建模與控制，數據挖掘、計算機技術在電力系統中的應用等。

近年來，研究所共主持及承擔的科研項目80余項，其中包括國家973、863、國家自然科學基金、國家重點攻關、國家支撐計劃、國家電力科技等項目。多項成果獲得科技進步獎，出版著作、教材多部，發(fā)表學術論文600余篇，其中大部分被三大檢索收錄。已培養(yǎng)博士、碩士研究生200余名，在讀博士、碩士研究生80多名。

劉滌塵

1953出生，博士，武漢大學教授，博士生導師，教授委員會主任。畢業(yè)于武漢水利電力大學電氣工程專業(yè)獲博士學位，曾任教研室主任，系副主任，副院長；兼任中國電機工程學會常務理事；中國未來電器學會常務理事；湖北省計量測試學會副理事長；中國計量測試學會常務理事、高級會員；全國高校電氣工程與自動化專業(yè)教學指導委員會委員；IEEE會員。

唐飛

1982出生，博士，武漢大學副教授，碩士生導師，武漢大學“351”珞珈青年學者。承擔國家自然科學基金、國家科技支撐計劃、國家863、國家電網、省部級及相關科研課題10余項；在國內外學術期刊和重要會議上發(fā)表論文60余篇。主要研究方向：電力系統穩(wěn)定分析與控制、新能源與電網安全，人工智能和大數據在電力系統中的應用等。

劉揚

1996出生，碩士研究生，研究方向為電力系統暫態(tài)穩(wěn)定、新能源接入穩(wěn)定性分析。