[发明专利]一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统及方法

说明书

本发明公开了一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统，包括连锁脱网在线识别子系统、连锁脱网预警子系统和连锁脱网防御策略在线优化子系统；采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素并预测预想故障后是否发生新能源连锁脱网，根据故障后暂态稳定仿真风机脱网情况判别连锁故障并进行新能源连锁脱网风险评估，对可能发生连锁脱网的预想故障进行预防控制和紧急调控预案策略在线优化计算，满足新能源基地直流外送提升运行可靠性和降低运行风险要求。

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统及方法。

背景技术

随着新能源渗透率的快速增加，新能源出力与常规机组出力比例失衡加剧，功率不平衡造成的频率、电压问题较为突出。西北电网新能源基地通过特高压直流外送，新能源机组的弱抗扰性使得新能源机组在电网发生扰动或者故障情况下会发生连锁脱网，严重影响电力系统的安全稳定运行。

在新能源基地直流外送连锁脱网机理方面，国内外学者对发生在世界各主要电力系统连锁故障原因进行了详尽的分析研究。直流发生闭锁故障后的短时间内，滤波器大量无功盈余瞬时注入系统将对近区造成暂态电压冲击，同时风电场无功补偿装置的电压效应进一步加剧了暂态电压升高，可能导致大规模风机高压脱网；直流发生换相失败期间，送端近区电压呈现“先降低后升高”的特性，部分风机进入低压穿越或低压脱网造成的无功盈余与滤波器无功盈余叠加，再加上风电场无功补偿装置的电压效应加剧了暂态电压升高，导致大规模风机高压脱网的风险更大。此外，对于重载交流输电通道多回线路严重故障后安控装置切除常规机组台数过多时，也有可能造成送端电网电压升高引起风机脱网。

考虑该问题的复杂性，新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御需要基于系统实际运行工况在线分析计算，避免离线采用典型运行方式分析计算的误差和局限性。目前，在线分析计算主要采用人工预先设置的故障集合，受故障集合规模的限制故障设置可能存在遗漏，如设置过多的故障则会带来过重的计算负担影响在线分析计算的时效性；此外，目前也没有行之有效的在线防御连锁脱网的控制策略生成方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统，解决现有技术新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御的运行方式分析计算的误差和局限性，可以满足新能源基地直流外送提升运行可靠性和降低运行风险要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案，具体如下：

一种新能源基地直流外送连锁脱网预警和防御系统，包括连锁脱网在线识别子系统、连锁脱网预警子系统和连锁脱网防御策略在线优化子系统；

连锁脱网在线识别子系统基于历史样本集采用机器学习方法获得影响连锁脱网的关键影响因素，生成预想故障集中各故障对应的新能源连锁脱网预测模型，基于当前运行方式判断预想故障后是否发生新能源连锁脱网；

连锁脱网预警子系统电网状态估计数据获得潮流计算数据，对预测发生新能源连锁脱网的预想故障进行暂态稳定仿真计算，根据暂态稳定仿真计算输出的故障后风机脱网情况判别连锁故障；结合环境信息和设备在线监测数据计算新能源连锁脱网故障发生概率，进行暂态安全分析和静态安全分析，并基于故障暂态安全和静态安全分析结果进行新能源连锁脱网风险评估；

连锁脱网防御策略在线优化子系统

连锁脱网防御策略在线优化子系统对可能发生连锁脱网的预想故障进行防御策略在线优化计算；根据新能源连锁脱网风险评估对风险指标大于风险门槛值的预想故障集合进行预防控制措施，对故障发生概率低于故障发生阈值但脱网量大于脱网量阈值的故障进行故障发生后的紧急调控预案计算。

进一步地，连锁脱网在线识别子系统识别新能源连锁脱网具体包括以下步骤：