[发明专利]一种分析风电并网引发火电机组轴系小干扰振荡的改进阻尼转矩方法

说明书

本发明公开了一种分析风电并网引发火电机组轴系小干扰振荡的改进阻尼转矩分析法，包括以下步骤：采集并输入电力系统稳态数据采集并输入电力系统各个元件的参数；基于已采集到的所述电力系统稳态数据计算系统潮流分布；计算风电机组并网前同步机轴系振荡模式；对同步机轴系进行解耦处理；计算同步机轴系阻尼转矩；基于阻尼转矩及自激发原理计算同步机轴系振荡模式阻尼；基于改进阻尼转矩分析方法的参数调节。本发明从阻尼转矩的物理意义出发分析风电与火电的动态交互作用，指导风电场初期建设的控制参数设置及运行工况规划，以保障风电并网后电力系统的安全、稳定运行。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定性分析与控制领域，更具体地说，是涉及一种分析风电并网引发火电机组轴系小干扰振荡的改进阻尼转矩方法。

背景技术

风力发电作为我国应用规模最大的清洁可再生能源发电方式，具有巨大的发展价值与广阔的应用前景。然而，随着风电并网规模的日益扩大以及风火打捆输电方式的逐步实施，风电与火电之间的动态交互作用越来越明显，由此引发的电力系统小干扰振荡稳定性问题严重威胁着事故相关区域电网的安全稳定运行。例如我国新疆哈密电网于2015年发生的由风电场引发的次同步振荡事故，导致距风电场约300km外火电厂3台火电机组的轴系扭振保护相继切机，造成功率损失1280MW。因此，探究风电并网对同步机轴系稳定性的影响具有重要的现实意义和理论价值。

现有用于分析电力系统小干扰振荡稳定性问题的方法主要分为模式分析法和频域分析法。在研究风电并网引发的火电机组轴系振荡时，模式分析法将风电系统和火电系统作为整体，通过计算风火系统闭环互联线性化模型状态空间矩阵的特征值来判定系统失稳风险，该方法精度较高，但计算量较大，无法满足日益增大的电力系统规模，且该方法无法映出风电系统与火电系统的交互过程；频域分析法包括阻抗模型分析法以及阻尼转矩分析法，分别从负阻抗和负阻尼的物理角度揭示了风电并网引起火电系统失稳的机理，但这两种方法的判断结果常常过于保守，且存在诸多应用限制。

阻尼转矩分析法作为分析小干扰振荡稳定性问题的主要方法之一，将被研究系统划分为机械子系统和电气子系统，通过求取轴系扭振频率下同步机轴系上的总阻尼转矩来判断系统稳定性。该方法数学模型易于构建，且物理意义明确，但具有如下局限性：1)不适用于多风电场-多火电机组电力系统的分析，有可能无法获得准确的轴系扭振频率；2)当大规模电力电子设备集成到电力系统中时判断结果往往过于保守。因此，有必要对该方法进行改进，克服以上局限性，且能保留阻尼转矩法的诸多优势，由阻尼转矩入手风电并网系统与原多机电力系统之间的动态交互作用。

发明内容

为了克服传统阻尼转矩分析法在研究风电并网引发火电机组轴系小干扰振荡稳定性问题时的缺陷，本发明提出了一种基于轴系解耦及牛顿快速收敛自激法原理的改进阻尼转矩分析方法，从阻尼转矩的物理意义出发分析风电与火电的动态交互作用，指导风电场初期建设的控制参数设置及运行工况规划，以保障风电并网后电力系统的安全、稳定运行。

为实现上述目的，本发明提供一种分析风电并网引发火电机组轴系小干扰振荡的改进阻尼转矩分析方法，包括以下步骤：

S1：采集并输入电力系统稳态数据；

S2：采集并输入电力系统各个元件的参数；

S3：利用潮流计算工具，基于已采集到的所述电力系统稳态数据计算系统潮流分布；

S4：计算风电机组并网前同步机轴系振荡模式；

S5：对同步机轴系进行解耦处理；

S6：计算同步机轴系阻尼转矩；

S7：基于阻尼转矩及自激发原理计算同步机轴系振荡模式阻尼；

S8：基于改进阻尼转矩分析方法的参数调节。

优选地，采集并输入所要研究电网中同步发电机组及待并网风力发电机组的机端电压、机端有功、母线有功和母线无功；