火光储打捆外送系统的机电-电磁混合过电压评估方法与流程

本发明创造涉及电力系统，特别是涉及一种火光储打捆外送系统的机电-电磁混合过电压评估方法。

背景技术：

1、随着新型电力系统进程的深入推进，以火电、光伏、储能多能互补为特征的打捆外送系统已成为提升新能源消纳能力的关键载体。此类系统通过火电稳定性与新能源灵活性的协同，实现能源优化配置，且打捆系统可共享输电通道，具有明显的经济优势。然而，火光储打捆外送系统因多能动态特性差异大、电力电子设备占比高，使得系统暂态特性复杂化。当电网故障时，系统出现功率突变，火电机组慢速调节与电力电子器件的毫秒级响应不匹配，导致火光储打捆外送系统存在暂态过电压风险。

2、现有的暂态过电压分析技术主要依赖机电暂态仿真、全电磁暂态仿真方法，但在火光储打捆外送系统场景下面临以下问题：一是传统机电暂态仿真基于工频相量模型进行电网仿真计算，存在一定的局限性。机电暂态仿真因忽略电力电子器件毫秒级至微秒级的动态响应过程，对光伏逆变器、储能变流器等电力电子设备的开关过程无法准确捕捉，导致对此类设备的开关操作过电压仿真精度下降。二是全电磁暂态仿真步长为微秒级，可对电力电子器件进行详细建模，精确捕捉其开关操作过电压、高频暂态分量等。然而，全电磁暂态仿真计算速度较慢，仿真效率随系统规模增长而下降。在开展省级电网规模仿真时，以含15000节点、390个新能源逆变器/变流器的省级电网为例，10秒工况的全电磁暂态仿真在192核高性能服务器上耗时约30分钟。同等规模下，若新能源渗透率持续增加，仿真耗时激增，将无法满足实际工程的仿真需求。三是现有过电压评估技术多依赖人工提取电压幅值、持续时间等关键特征，不同人员对同一波形中的过电压持续时间起点、终点的判定差异可达±5ms，故人工提取特征主观性强且分析耗时长。且传统方法未建立过电压特征量化模型，未能精准定位电压敏感点，导致避雷器等防护配置成本增加。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种兼顾精度、效率与工程实用性的火光储打捆外送系统的机电-电磁混合过电压评估方法。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、本发明创造实施例提供一种火光储打捆外送系统的机电-电磁混合过电压评估方法，包括：

4、以火光储打捆外送系统的近区输电断面为边界，构建电磁仿真模型，根据外部大电网的电力数据，建立机电仿真模型；

5、以所述火光储打捆外送系统的并网点母线为交互边界，设置机电-电磁数据交互接口；

6、通过所述机电-电磁数据交互接口，耦合所述机电仿真模型与所述电磁仿真模型，得到机电-电磁混合仿真模型；

7、对所述机电-电磁混合仿真模型设置故障工况并执行仿真计算，输出所述火光储打捆外送系统的各预设监测节点的仿真电压波形数据；

8、提取所述仿真电压波形数据中的过电压特征，基于各预设监测节点的过电压特征，得到所述火光储打捆外送系统的过电压评估结果。

9、在本发明的一些实施例中，以火光储打捆外送系统的近区输电断面为边界，构建电磁仿真模型，根据外部大电网的电力数据，建立机电仿真模型，包括：

10、获取火光储打捆外送系统的场站拓扑与设备参数，以火光储打捆外送系统的近区二级输电断面为边界，构建包含火电、光伏及储能的所述电磁仿真模型；

11、获取外部大电网的网架结构与运行参数，构建所述机电仿真模型。

12、在本发明的一些实施例中，通过所述机电-电磁数据交互接口，耦合所述机电仿真模型与所述电磁仿真模型，包括：

13、所述机电仿真模型向所述电磁仿真模型输出并网点母线的边界电压相量，作为电磁暂态仿真的边界输入条件；

14、所述电磁仿真模型向所述机电仿真模型输出并网点母线的注入电流值，作为机电暂态仿真的节点注入量；

15、其中，所述电磁暂态仿真与所述机电暂态仿真按照步长匹配机制同步迭代，保持并网点母线处电气量一致。

16、在本发明的一些实施例中，通过所述机电-电磁数据交互接口，耦合所述机电仿真模型与所述电磁仿真模型，得到机电-电磁混合仿真模型之后，还包括：对所述机电-电磁混合仿真模型进行精度校验；

17、对所述机电-电磁混合仿真模型进行精度校验，包括：

18、构建所述火光储打捆外送系统与所述外部大电网的全电磁仿真模型；

19、对所述机电-电磁混合仿真模型与所述全电磁仿真模型设置相同工况并执行仿真计算，输出两组所述火光储打捆外送系统的各预设监测节点的仿真电压波形数据；

20、分别提取两组仿真电压波形数据中的过电压特征；

21、通过对比两组所述仿真电压波形数据和所述过电压特征，校验所述机电-电磁混合仿真模型的精度是否满足预设要求。

22、在本发明的一些实施例中，所述过电压特征包括暂态过电压峰值与电压有效值超限时长；

23、所述暂态过电压峰值为故障暂态过程中电压瞬时值的最大值；

24、所述电压有效值超限时长为电压有效值持续超出对应电压等级安全阈值的累计时长。

25、在本发明的一些实施例中，基于各预设监测节点的过电压特征，得到所述火光储打捆外送系统的过电压评估结果，包括：

26、根据所述暂态过电压峰值与对应电压等级的基准电压的比值，得到电压幅值偏差因子；

27、根据所述电压有效值超限时长与对应电压等级的基准耐受时长的比值，得到过电压持续时间因子；

28、将所述电压幅值偏差因子与所述过电压持续时间因子按预设权重进行加权融合，得到综合风险指数；

29、基于所述综合风险指数，得到对应监测节点的过电压风险等级。

30、在本发明的一些实施例中，所述综合风险指数的计算公式如下：

31、；

32、；

33、；

34、其中，为综合风险指数；为电压幅值偏差因子；为过电压持续时间因子；为电压幅值偏差权重，为过电压持续时间权重，；为暂态过电压峰值；为对应电压等级的基准电压；为有效值超限时长；为对应电压等级的基准耐受时长。

35、在本发明的一些实施例中，基于所述综合风险指数，得到对应监测节点的过电压风险等级，包括：

36、在所述综合风险指数不大于1.0的情况下，判定对应监测节点为低风险等级；

37、在所述综合风险指数大于1.0且不大于2.0的情况下，判定对应监测节点为中风险等级；

38、在所述综合风险指数大于2.0的情况下，判定对应监测节点为高风险等级。

39、第二方面，本发明还提供一种电子设备，包括：处理器，以及存储程序的存储器，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行上述的火光储打捆外送系统的机电-电磁混合过电压评估方法。

40、第三方面，本发明还提供一种存储有计算机指令的非瞬时机器可读介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的火光储打捆外送系统的机电-电磁混合过电压评估方法。

41、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

42、本发明提供的火光储打捆外送系统的机电-电磁混合过电压评估方法通过以近区输电断面为边界构建机电-电磁混合仿真模型，在精确刻画火电、光伏及储能等电力电子设备暂态特性的同时，大幅降低计算负担，有效解决了传统全电磁仿真资源消耗大、纯机电仿真难以准确捕捉过电压细节的难题。其次，本发明设计了自动化的过电压特征提取方式，能够从混合仿真输出的电压波形中自动提取暂态峰值、有效值超限时长等关键参数，实现从仿真数据到风险评估的全流程自动处理，取代了依赖人工逐波分析的繁琐模式，显著提升了评估效率与客观性。最后，本发明引入综合风险指数，通过加权融合电压幅值偏差因子和持续时间因子，对多电压等级母线进行量化分级评估，可快速筛选出过电压敏感节点，为避雷器配置、绝缘配合等防护措施优化提供明确依据，从而在保障系统安全的前提下降低冗余防护投资，具有良好的工程实用性和推广价值。