本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行領(lǐng)域，考慮含風(fēng)電場以及直流控制的電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域的切平面求取方法。

背景技術(shù)：

隨著人們對新能源發(fā)展的需求，風(fēng)電作為一種清潔的可再生能源受到重視。當(dāng)前電力系統(tǒng)中風(fēng)電裝機(jī)容總量的不斷攀升，對風(fēng)電的使用也在持續(xù)跟進(jìn)。風(fēng)電出力的多重不確定性對電網(wǎng)的影響也日趨明顯，考慮風(fēng)電出力對電網(wǎng)靜態(tài)安全的影響，對維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定及提高對風(fēng)電的利用十分重要。

風(fēng)力發(fā)電作為一種區(qū)別于常規(guī)發(fā)電的特殊的發(fā)電形式，具有異于傳統(tǒng)發(fā)電形式的特點(diǎn)，隨著可再生能源發(fā)展的鼓勵(lì)政策的深入以及世界范圍內(nèi)的環(huán)保壓力，風(fēng)力發(fā)電正逐步走向產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；L(fēng)電特性對電網(wǎng)的影響愈加顯著，大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電已影響到接入地區(qū)電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性、電能質(zhì)量以及協(xié)調(diào)調(diào)度等諸多方面，甚至造成了某些嚴(yán)重的負(fù)面影響，某種程度變成制約大規(guī)模風(fēng)電發(fā)展的障礙。

面對蓬勃興起的世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，迫切需要解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是風(fēng)電場并網(wǎng)后對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響，對于提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，保證系統(tǒng)安全、可靠以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都具有非常重要的意義，為風(fēng)電場的規(guī)劃設(shè)計(jì)、風(fēng)電發(fā)展的政策制定和生產(chǎn)運(yùn)行提供技術(shù)依據(jù)，具有重要的實(shí)用價(jià)值和理論意義。

為了能更好地將電力系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展清潔可再生能源的理念相結(jié)合，研究含風(fēng)電有功隨機(jī)模糊注入的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全域的特征，對含風(fēng)電隨機(jī)模糊注入電力系統(tǒng)的電壓崩潰點(diǎn)的特征研究十分必要?？梢宰鳛檎{(diào)度人員充分利用風(fēng)電資源又保證系統(tǒng)運(yùn)行安全的重要參考，對逐步提高系統(tǒng)風(fēng)電的利用率有著重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對大規(guī)模風(fēng)電機(jī)接入電力系統(tǒng)，其出力的不確定性給系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成隱患，有必要對風(fēng)電機(jī)組接入電力系統(tǒng)的系統(tǒng)安全穩(wěn)定域的影響展開研究。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為基于固定系統(tǒng)出力模式下電力系統(tǒng)靜態(tài)安全域是確定的，明顯不能適用于風(fēng)電出力的實(shí)時(shí)不確定的情形。本發(fā)明在考慮風(fēng)電隨機(jī)模糊不確定出力情況下，求取含風(fēng)電場交直流電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域切平面，用穩(wěn)定域切平面可近似來描述穩(wěn)定域邊界分布情況，將含dfig風(fēng)電場電力系統(tǒng)含參潮流模型進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)建含dfig風(fēng)電場電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域切平面近似擬合。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

1、一種含風(fēng)電場交直流系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定域切平面求取方法，其特征在于：

(1)考慮風(fēng)電接入的隨機(jī)性，構(gòu)建電力系統(tǒng)含參潮流方程；

(2)加入直流控制方式；

(3)風(fēng)電場電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域切平面建模。

2、考慮風(fēng)電接入的隨機(jī)性，構(gòu)建電力系統(tǒng)含參潮流方程。首先對風(fēng)電場隨機(jī)輸出的功率進(jìn)行建模，然后將隨機(jī)性功率代入交流直流連續(xù)潮流方程中去，從而求出臨界點(diǎn)負(fù)荷裕度期望與電壓水平期望。

3、加入直流控制方式，系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定性仍受到交流輸電系統(tǒng)功率傳輸極限的影響，采用連續(xù)潮流可以精確地求出系統(tǒng)pv曲線和臨界運(yùn)行點(diǎn)。

4、首先通過連續(xù)潮流求得電壓崩潰點(diǎn)(即snb點(diǎn))，而后求解含風(fēng)電場交直流系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定域切平面。

附圖說明

圖1是交直流系統(tǒng)pv特性曲線；

圖2是直流輸電線路。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明包括以下步驟：

1、考慮風(fēng)電接入的隨機(jī)性，構(gòu)建電力系統(tǒng)含參潮流方程

含風(fēng)電場交直流電力系統(tǒng)含參潮流方程組：

式中：pi0、qi0分別代表節(jié)點(diǎn)i初始注入的有功功率及無功功率；pwi、qwi分別代表風(fēng)電場發(fā)出的有功功率和無功功率，節(jié)點(diǎn)未連接風(fēng)電機(jī)組時(shí)該值為零；vi、θ分別表示i的節(jié)點(diǎn)電壓和相角；為各負(fù)荷的功率因數(shù)角；αi表示各個(gè)發(fā)電機(jī)出力增長方向；βi表示各個(gè)負(fù)荷功率增長方向。λ為系統(tǒng)的負(fù)荷變化參數(shù)；n為pv節(jié)點(diǎn)與pq節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)之和，m為pq節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)之和；k＝1,2,...,nc，nc為換流器個(gè)數(shù)；vdk，idk分別為直流電壓及直流電流，節(jié)點(diǎn)不連接直流線路時(shí)vdk，idk均為零；為換流器功率因數(shù)角；θk為換流器控制角。

2、考慮風(fēng)電接入的隨機(jī)性，構(gòu)建電力系統(tǒng)含參潮流方程

(1)直流系統(tǒng)換流器基本方程：

δd1k＝vdk-ktkvn+kcosθdk+xckidk＝0(2)

式中，xck為換流器等值電抗；ktk為換流變壓器變比；kγ為換相系數(shù)一般取0.995。

(2)直流網(wǎng)絡(luò)方程：

式中：gdkj為直流網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納。

(3)換流器控制方程：

換流器控制需確定，每個(gè)換流器需確定兩個(gè)控制變量，對應(yīng)下式5個(gè)方方程中的兩個(gè)方程組成的方程組：

3、連續(xù)潮流求得電壓崩潰點(diǎn)

計(jì)算含有風(fēng)電場交直流電力系統(tǒng)穩(wěn)定域的切平面時(shí)，首先通過連續(xù)潮流求得電壓崩潰點(diǎn)(即snb點(diǎn))，在snb點(diǎn)對公式f(x,α,β,pw,c1ds,c2ds,λ)＝0線性化即可得到穩(wěn)定域邊界在該snb點(diǎn)的線性近似方程：

fx|*δx+fα|*δα+fβ|*δβ+fw|*δpw+fc1d|*δc1d+

fc2d|*δc2d+fλ|*δλ＝0(7)

式中.|*表示對應(yīng)的系數(shù)來自系統(tǒng)穩(wěn)定域邊界snb點(diǎn)，即該點(diǎn)滿足方程式(3.1)；fx|*為系統(tǒng)在該snb點(diǎn)交直流電力系統(tǒng)雅克比矩陣；fα|*，fβ|*，fλ|*，fc1d|*，fc2d|*分別表示該snb點(diǎn)處，潮流方程對其下標(biāo)的偏導(dǎo)數(shù)。將3.2式左乘fx的零特征值對應(yīng)的左特征向量ω，并將3.1式代入可得到穩(wěn)定域邊界在snb點(diǎn)的切平面方程為:

ωfw|*δpw+ωfα|*δα+ωfβ|*δβ+ωfc1d|*δc1d+

ωfc2d|*δc2d+ωfλ|*δλ＝0(8)

(8)式也可表達(dá)為：

式中：

為了將式(9)表示的系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域切平面在功率注入空間和直流控制值空間上，根據(jù)α,β和λ與發(fā)電機(jī)的出力和負(fù)荷大小之間的關(guān)系，如下：

將式(11)代入式(9)消去α,β和λ，可得到：

在給定的snb點(diǎn)對(12)式線性化可得：

2、取含風(fēng)電場交直流電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域切平面

將式(13)化簡可得到，功率注入空間切平面方程為：

apg+bpl+mc1d+nc2d+zpw+y＝0(14)

式中a,b,m,n,z均為行向量，y為實(shí)數(shù)，其值見式(15)：

(15)式中e為與kα列數(shù)相同的單位行向量。式(14)就是在功率注入空間和直流控制值空間上的含風(fēng)電場交直流電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域切平面的表達(dá)式。

以上實(shí)施方案僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。