[发明专利]一种高风电占比系统的暂态稳定性判断方法

说明书

本发明涉及一种高风电占比系统的暂态稳定性判断方法，包括以下步骤：1)定义扩展等面积法则，并据此获得加速功率变化量和减速功率变化量的表达式以及功率变化量和暂态稳定性变化的对应关系；2)考虑等值同步机群的功角摇摆方向和风电机组的暂态稳定控制，利用直流潮流算法，分别求解在故障之前、故障期间和故障之后，风电接入系统前后的加减速功率变化量，并提出判断风电接入对系统暂态稳定性影响的判据；3)进一步考虑风电场的低电压穿越策略，对风电接入对系统暂态稳定性影响的判据进行完善，进行电力系统规划调度和电力系统暂态稳定性评估。与现有技术相比，本发明具有快速可靠、可行性高、考虑风电场低电压穿越策略、适用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统状态监测领域，尤其是涉及一种高风电占比系统的暂态稳定性判断方法。

背景技术

大规模利用风电、光伏等新能源，实现对传统化石能源的补充甚至替代，是解决能源危机、环境问题以及气候问题的重要手段。在各种新能源利用中，风力发电是当今技术最为成熟、最具规模化开发潜力和商业化应用价值的发电技术，已得到世界众多国家的开发利用。然而，随着电网中风电装机容量的日益扩大，接入电网的电压等级不断提高，风机对电力系统暂态稳定性的影响愈发突出。在风力发电技术中，双馈风机发展成熟，得到了广泛应用。与传统同步机不同，双馈风机采用电力电子装置实现与交流电网间的同步，并以最大功率点跟踪模式运行，对系统惯量支持作用几乎为零，其大规模替代传统同步机，将使得系统惯量大规模减小，严重威胁系统的稳定性，因此，深入了解双馈风机的动态特性及与电网交互的机理，从而确定大规模双馈风电接入对电力系统暂态稳定性的影响，对我国风力发电规模化高效利用具有重要的理论和现实意义。

目前，高风电占比电力系统暂态稳定有很多种评估方法，其中时域仿真是最经典的方法之一，其中电力系统动态模型由微分方程表示，但在每个场景下求解缓慢，另一种方法是与机器学习有关，它依赖于数据样本的积累，而不分析数据背后的因果关系，第三种流行的方法是基于瞬态能量函数的技术，其中动能和势能是用复杂的积分推导来计算的。但是现有文献只分析了风电集中式接入对暂态稳定的影响，既有正的影响，也有负的影响，却没有考虑多风电场的分布式接入。此外，已有的研究未将暂态稳定控制和低电压穿越模式考虑进多风电场暂态稳定评估中，一方面，由于双馈感应风力发电机具有参与暂态稳定控制的能力，因此应将其纳入当前的暂态稳定研究中。另一方面，电网导则通常要求风电场具有低电压穿越能力，因此，急需一种高风电占比系统的暂态稳定性判断方法，以评估高风电渗透率背景下，电力系统的暂态稳定性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速可靠、可行性高、考虑风电场低电压穿越策略、适用范围广的考虑多风电场接入的高风电占比系统的暂态稳定性判断方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、快速可靠：与现有方法相比，本发明公开的方法能够快速可靠地计算出风火系统暂态稳定判定边界，得出可靠精准的暂态稳定信息。

二、可行性高：在传统电力系统中考虑了分布式风电场接入，并计及其暂态稳定控制和低电压穿越策略，调度人员可根据不同的惯量分布和潮流分布，得出系统的暂态稳定信息，更为符合当下双高电力系统实际运行情况，可获得更具可行性的判断方法。

三、适用范围广：在计及风电场接入系统的同时考虑各风电场的接入位置，对于风电渗透率日渐增加的系统，该方法同样能够保持快速性与准确性，可进一步应用于考虑暂态稳定约束的电力系统优化调度问题中。

附图说明

图1为修改后的IEEE-39节点系统图。

图2为故障后各同步机组功角摇摆曲线。

图3为风电并网后的暂态稳定性仿真结果。