作者特稿：一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略
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联合主办
中国电工技术学会
北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室
联合承办
中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专委会
国家高速列车技术创新中心
《电气技术》杂志社
会议日期/地点
2019年10月25-27日/山东青岛
随着特高压工程的大规模建设与可再生能源的持续开发利用，传统的电力系统解列策略已难以适应新型大电网的变化。本文通过将传统同调算法和风机数学模型的有机结合，使用离线的预分类结果对在线数据进行约束，提高了风机并网系统解列后的孤岛稳定性。
► DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.181296 ◀
考虑到大规模新能源并网具有无惯性支撑及输出功率随机波动的特点，风机的大规模并网将会引起接入点附近的区域电网电压大幅度波动，并极有可能造成大规模的电网崩溃。因此，随着风电并网规模的逐年递增，风电出力的波动性对区域电网的有功冲击影响也在急剧增长，严重影响了互联电网的安全稳定，甚至可能导致系统失去动态平衡并最终瓦解。
鉴于大规模新能源并网所特有的无惯性支撑及输出功率随机波动等特点，大规模新能源集中接入必然会增加电力系统振荡模式的复杂性。针对高风电渗透率电力系统的快速主动解列问题，本文提出了一种改进的高风电渗透率下快速主动解列策略，算法流程如图1所示。
图1 改进的高风电渗透率下快速主动解列策略流程
该策略首先通过离线的电机耦合程度模型对电力系统中的电机“弱连接”进行了分析，获得了一个粗略的离线分类结果；进而根据离线的分类结果对在线所得的功角轨迹进行了修正，求解出不同故障信息下的电力系统在线同调分群；最后将发电机同调作为约束，求解出以最小复合潮流冲为目标函数的实时最优解列断面。
为了验证本文所提改进策略的正确性和有效性，以IEEE 118节点的风机并网系统为例进行仿真验证。对母线23～母线25线路进行三相短路，故障开始时间为0.5s，故障持续时间为0.6s，故障清除后0.4s实施解列操作。由本文算法所得的孤岛划分示意图如图2所示，解列后孤岛内各发电机频率曲线如图3所示。
图2 本算例系统的最优主动解列断面结果
图3 解列后孤岛内各发电机频率曲线
本算例中，系统在1.1s切除故障后，1～5号电机频率仍未恢复正常水平，整个系统面临崩溃；而在1.5s采取图2所示的解列操作后，失去同步的机组频率逐渐被拉回，其频率在2.8s之后逐渐回归到正常水平。故障已经被隔离开，各个孤岛内的功角、电压、频率均达到了稳定状态。
文章针风电并网系统的主动解列问题，提出了一种高风电渗透率下的全时段快速主动解列策略。该策略通过离线的“弱连接”在线修正WAMS系统获取的功角轨迹，约束实时最优解列断面的求解，并运用改进的k-means算法进行算法加速。提高了高风电渗透率下的同调分群及最优断面求解的准确性及算法效率，最后仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。
唐飞, 刘扬, 施浩波, 邹宏亮, 周芳. 一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略[J]. 电工技术学报, 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.
团队介绍
刘涤尘教授课题组隶属于武汉大学电气工程学院电力系统运行与控制研究所。课题组长期从事电网运行与控制、智能配电网、可再生能源并网等方面的研究，主要包括：特高压互联电网主动解列技术、失步解列判据研究、电力系统黑启动技术研究，配电网重构、智能配电系统控制、能源协调调度，可再生能源并网电力电子装置的稳定分析、建模与控制，数据挖掘、计算机技术在电力系统中的应用等。
近年来，研究所共主持及承担的科研项目80余项，其中包括国家973、863、国家自然科学基金、国家重点攻关、国家支撑计划、国家电力科技等项目。多项成果获得科技进步奖，出版著作、教材多部，发表学术论文600余篇，其中大部分被三大检索收录。已培养博士、硕士研究生200余名，在读博士、硕士研究生80多名。
刘涤尘
1953出生，博士，武汉大学教授，博士生导师，教授委员会主任。毕业于武汉水利电力大学电气工程专业获博士学位，曾任教研室主任，系副主任，副院长；兼任中国电机工程学会常务理事；中国未来电器学会常务理事；湖北省计量测试学会副理事长；中国计量测试学会常务理事、高级会员；全国高校电气工程与自动化专业教学指导委员会委员；IEEE会员。
唐飞
1982出生，博士，武汉大学副教授，硕士生导师，武汉大学“351”珞珈青年学者。承担国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家863、国家电网、省部级及相关科研课题10余项；在国内外学术期刊和重要会议上发表论文60余篇。主要研究方向：电力系统稳定分析与控制、新能源与电网安全，人工智能和大数据在电力系统中的应用等。
刘扬
1996出生，硕士研究生，研究方向为电力系统暂态稳定、新能源接入稳定性分析。