[发明专利]计及风电功率随机波动的广义负荷建模方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统建模与控制领域，具体而言涉及一种计及风电功率随机波动的广义负荷建模方法与装置。

背景技术

在电力系统仿真分析时，通常会将低压配电网等值为等效负荷进行处理，常用负荷模型主要是静态负荷模型加感应电动机的形式。当配网侧有地方小电源接入时，传统的负荷模型不能很好描述配电网等效负荷特性，因此提出了含小电源的广义负荷模型。广义负荷区别于常规电力负荷主要在于其包含电源，但依然以负荷为主。

近年来随着风电等可再生能源发电快速发展，很多风电以分布式电源的形式接入到配电网中。风电具有功率随机波动性和间歇性的特点，风电并网将会对系统动态特性产生重大影响。由于风力发电在配网侧的接入容量也不断增加，从而改变原有等效负荷的动态特性。风电出力的随机波动性给电网的稳定运行带来了诸多挑战，例如在配网侧的大容量风电接入会对负阻尼机理的低频振荡和强迫功率振荡等系统动态造成重要影响。如何在原有等效负荷模型中考虑风电接入的影响，特别是计及风电功率随机波动的影响至关重要。

广义负荷模型可以计及配电网中小电源的影响，从而更准确的反映配电网的真是动态特性。因此提出准确有效的广义负荷模型并且确定符合电网运行特性的参数对电网动态分析具有重要意义。但是原有的广义负荷建模方法只考虑传统火电和水电电源的影响，没有考虑风电接入的影响，更无法描述风电场功率的随机波动特性。因配电网中含风电场接入而需考虑的功率随机波动及其影响在电网动态分析时无法实现。

发明内容

本发明的目的在于提出一种计及风电功率随机波动的广义负荷建模方法。利用本发明的方法可克服传统建模方法不适用于含风电接入配电网等效负荷功率随机波动特性的缺点，实现了含风电场广义电力负荷的电网动态仿真和分析，具有模型结构简单，适用性高的良好特点。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种计及风电功率随机波动的广义负荷建模方法，包括：

(1)确定广义负荷模型结构

风电场接于配网侧时，从枢纽母线来看，该区域等效为广义电力负荷。广义负荷模型结构包括无功补偿设备、静态负荷、感应电动机负荷、异步发电机、功率注入模块、配电网等值阻抗。异步发电机经功率注入模块与无功补偿设备、静态负荷、感应电动机负荷并联在虚拟负荷母线一侧，虚拟负荷母线另一侧经配网等值阻抗接入外部电网；其中异步发电机等效替代风电场的暂态特性，功率注入模块反映风电场功率随机波动特性。

(2)通过统计综合法得到异步发电机聚合参数

风电场功率输出在观测过程中是时变的，风电场的其他电气参数是非时变的，所以等值异步发电机的电气参数可通过对各单台异步发电机进行容量加权聚合得到。

(3)负荷模型参数辨识

调取负荷节点故障轨迹与风电场出力，将两处记录的功率相加得到纯负荷的功率动态信息。对数据进行预处理获得可用于参数辨识的电压、纯负荷有功功率和无功功率数据，采用粒子群算法从动态轨迹信息中辨识得到所提出负荷模型中电动机负荷、静态负荷、无功补偿、配网等值阻抗参数。

(4)配置用户自定义程序并生成动态链接库

用户自定义程序实现注入功率的计算或导入。根据用户的需要由风电场实测数据获得注入功率，换算成时变电流形式进行注入。或者由用户自定义注入功率，换算成时变电流形式进行注入。自定义程序以动态链接库的形式生成，供混合时域仿真软件调用。

(5)注入功率波动数据

该广义负荷的建模目的是模拟其负荷中各等值负荷元件及风电场的动态特性，在时域仿真计算中进行。在暂态分析和小扰动特征值分析时，屏蔽功率注入模块，仅考虑异步发电机的动态特性；在计及风电功率随机波动特性进行中长期动态分析时，激活功率注入模块，该模块以时变电流形式向系统注入。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明