一种考虑新能源波动的电力系统宽频域稳定性评估方法与流程

本发明涉及电力评估，更具体地说，本发明涉及一种考虑新能源波动的电力系统宽频域稳定性评估方法。

背景技术：

1、随着新能源发电规模持续扩大，大规模新能源场站通过电力电子变换装置接入电力系统，其出力具有明显的随机波动特征，同时新能源场站通常配置有功率抑制、振荡抑制等控制策略，以降低新能源波动对电网运行稳定性的影响，在实际运行过程中，抑制控制并非始终能够完全消除新能源波动引起的动态影响。

2、现有技术存在以下不足：

3、目前，现有技术通常基于新能源场站运行状态数据或并网响应特征进行稳定性分析，缺少针对抑制控制介入过程的动态关联评估机制，难以区分控制作用完全消除扰动后的稳定恢复状态与扰动受控但仍存在残余影响的半抑制状态，导致新能源波动条件下宽频域潜在振荡风险识别准确性不足，因此，提出一种考虑新能源波动的电力系统宽频域稳定性评估方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种考虑新能源波动的电力系统宽频域稳定性评估方法，通过运用新能源出力波动与抑制控制介入状态关联分析、基于抑制介入强度的电压响应阶段识别、扰动频段迁移特征提取以及半抑制残留层级动态评估技术以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种考虑新能源波动的电力系统宽频域稳定性评估方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：读取新能源场站的出力功率时序和抑制控制记录，通过抑制控制记录解析抑制控制介入量，结合出力功率时序生成抑制介入强度并设置抑制介入窗口；

4、步骤s2：在抑制介入窗口内采集并网点的电压波动信号，基于抑制介入强度对电压波动信号进行阶段关联后分析表观抑制趋势，利用表观抑制趋势判断是否进入半抑制识别机制；

5、步骤s3：进入半抑制识别机制时，提取抑制介入窗口内的阻抗频段轨迹和阻尼变化轨迹，整合阻抗频段轨迹以及阻尼变化轨迹生成扰动频段迁移特征，结合表观抑制趋势评估半抑制残留层级；

6、步骤s4：统计半抑制残留层级在抑制介入窗口内的残留持续时长，基于残留持续时长对半抑制残留层级进行层级重新标定后生成宽频域稳定结果。

7、在一个优选的实施方式中，在步骤s1中，出力功率时序是指新能源场站在连续采样时刻输出的有功功率序列；

8、抑制控制记录是指新能源场站侧抑制控制单元对并网点电压波动、宽频振荡或阻抗失配执行抑制控制动作时形成的投入时刻、退出时刻和动作幅度记录；

9、根据抑制控制记录中的动作幅度计算抑制控制介入量；

10、读取新能源场站额定功率，结合出力功率时序计算各采样时刻对应的功率突变量；

11、将抑制控制介入量与功率突变量输入指数压缩函数，生成抑制介入强度。

12、在一个优选的实施方式中，在步骤s1中，将抑制控制介入量与预设介入阈值进行比较：

13、若抑制控制介入量大于或等于预设介入阈值，将对应采样时刻标记为介入起始时刻，并以介入起始时刻向后延伸至抑制控制介入量连续低于预设介入阈值的时刻，形成抑制介入窗口；

14、反之，判定未形成抑制介入窗口。

15、在一个优选的实施方式中，在步骤s2中，电压波动信号是指并网点电压相对于额定电压的偏离序列；

16、对电压波动信号提取电压波动包络，电压波动包络由电压波动信号在抑制介入窗口内按滑动时间窗提取峰值后得到；

17、通过电压波动包络计算各采样时刻对应的幅值下降系数；

18、将采样时刻对应的幅值下降系数和抑制介入强度相乘，取其相乘结果的中位数作为表观抑制趋势；

19、将表观抑制趋势与预设表观阈值进行比较：

20、当表观抑制趋势大于或等于预设表观阈值时，判定电压波动出现表观抑制，进入半抑制识别机制；

21、反之，不进入半抑制识别机制。

22、在一个优选的实施方式中，在步骤s3中，在抑制介入窗口内向并网点注入测试扰动，采集并网点的电压响应信号和电流响应信号，根据电压响应信号与电流响应信号在各频率点上的比值生成并网点等效阻抗幅频曲线，按照滑动频谱窗对并网点等效阻抗幅频曲线进行分段；

23、在每个滑动频谱窗内，比较各频率点对应的并网点等效阻抗的幅值，将幅值最大的并网点等效阻抗作为阻抗幅值峰值，将阻抗幅值峰值所在的频率作为对应采样时刻的主导峰值频率；

24、将抑制介入窗口内各滑动频谱窗对应的主导峰值频率按照时间顺序排列，得到阻抗频段轨迹；

25、根据阻抗频段轨迹中的主导峰值频率计算迁移偏移量。

26、在一个优选的实施方式中，在步骤s3中，在抑制介入窗口内采集并网点的电压波动信号和电流波动信号，按照与阻抗频段轨迹相同的时间步长划分为多个时间窗数据段，对每个时间窗数据段进行频谱分解，将频率落入预设宽频振荡频段且幅值大于振荡识别阈值的频率分量作为振荡成分；

27、选取振荡幅值最大的振荡成分作为主导振荡模态，并根据主导振荡模态的衰减包络计算阻尼比，将各时间窗数据段对应的阻尼比按时间顺序排列，得到阻尼变化轨迹；

28、综合阻尼变化轨迹中的阻尼比与迁移偏移量计算得到扰动频段迁移特征；

29、将扰动频段迁移特征与表观抑制趋势的乘积作为残留指数。

30、在一个优选的实施方式中，在步骤s3中，将残留指数与残留分级阈值进行比较：

31、当残留指数小于第一残留阈值时，将半抑制残留层级标定为低残留层级；

32、当残留指数大于或等于第一残留阈值且小于第二残留阈值时，将半抑制残留层级标定为中残留层级；

33、当残留指数大于或等于第二残留阈值时，将半抑制残留层级标定为高残留层级。

34、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，残留持续时长是指半抑制残留层级达到中残留层级或高残留层级的采样时刻累计时长；

35、基于残留持续时长对半抑制残留层级进行层级重新标定，具体为将残留持续时长与持续时长阈值进行比较：

36、当残留持续时长小于第一持续阈值时，维持半抑制残留层级；

37、当残留持续时长大于或等于第一持续阈值且小于第二持续阈值时，将半抑制残留层级上调一级；

38、当残留持续时长大于或等于第二持续阈值时，将半抑制残留层级上调两级。

39、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，根据重新标定后的半抑制残留层级生成宽频域稳定结果：

40、低残留层级对应低风险稳定结果，中残留层级对应中风险稳定结果，高残留层级对应高风险稳定结果；当半抑制残留层级上调后达到高残留层级时，宽频域稳定结果输出为高风险稳定结果。

41、本发明的技术效果和优点：

42、本发明通过采集新能源场站出力功率时序及抑制控制记录，解析抑制控制介入量，并结合新能源出力变化生成抑制介入强度，确定抑制介入窗口，在抑制介入窗口内采集并网点电压波动信号，根据抑制介入强度分析电压波动的表观抑制趋势，判断是否进入半抑制识别机制；在进入半抑制识别机制后，提取阻抗频段轨迹和阻尼变化轨迹，生成扰动频段迁移特征，结合表观抑制趋势评估半抑制残留层级；统计半抑制残留层级持续时长，并依据持续时长对残留层级进行重新标定，生成宽频域稳定评估结果，实现对新能源场站抑制控制后潜在宽频振荡风险的准确识别，提高新能源接入电力系统的宽频域稳定评估准确性。