本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)優(yōu)化控制，具體涉及一種提升系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的新能源參數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，新能源裝機(jī)容量迅速增長(zhǎng)，滲透率不斷升高，使其成為電力系統(tǒng)的重要組成部分。暫態(tài)過(guò)程期間，各種新能源體現(xiàn)出不同的故障穿越及恢復(fù)特性，其有功、無(wú)功出力波動(dòng)規(guī)律與常規(guī)電源存在顯著區(qū)別。在經(jīng)歷過(guò)電網(wǎng)故障、電壓暫降等大擾動(dòng)場(chǎng)景后，電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)極易發(fā)生大范圍變化，因此，電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性問(wèn)題也會(huì)因新能源的不斷加入受到較大的影響。

2、在電力系統(tǒng)中，新能源的參數(shù)、尤其是故障穿越控制參數(shù)往往對(duì)新能源的故障穿越特性起著決定性的作用，而新能源的故障穿越特性又對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中的功角穩(wěn)定性有著重要影響。雖然目前現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)提升電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性采用了一些參數(shù)優(yōu)化方法，但是，目前電力系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化方法，在改善電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的有效性方面仍然有待進(jìn)一步提升，且不能適用于不同工況的電力系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種提升系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的新能源參數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，目的在于解決目前電力系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化方法，在改善電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的有效性方面有待進(jìn)一步提升，且不能適用于不同工況的電力系統(tǒng)的問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種提升系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的新能源參數(shù)優(yōu)化方法，包括如下步驟：

4、s1、基于新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，利用交替迭代法計(jì)算得到電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的電壓信息和電流信息；

5、s2、基于電壓信息和電流信息，計(jì)算得到電力系統(tǒng)中各個(gè)發(fā)電機(jī)的電磁功率信息；

6、s3、通過(guò)仿真的功角信息得到一維線(xiàn)性流形；

7、s4、基于各個(gè)發(fā)電機(jī)的電磁功率信息和一維線(xiàn)性流形，計(jì)算得到電力系統(tǒng)整體的相對(duì)不平衡功率；

8、s5、基于新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型中需要優(yōu)化的參數(shù)，計(jì)算相對(duì)不平衡功率對(duì)需要優(yōu)化的參數(shù)的梯度，利用梯度下降法計(jì)算得到最有利于功角穩(wěn)定性的最優(yōu)參數(shù)。

9、在一些實(shí)施方式中，在s1中，新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型采用雙饋風(fēng)機(jī)模型構(gòu)建得到；新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型中，新能源的正常運(yùn)行模式包括最優(yōu)速度控制、有功功率控制和無(wú)功功率控制。

10、進(jìn)一步地，在s1中，在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下，最優(yōu)速度控制和有功功率控制用如下公式(1)的代數(shù)方程表示：

11、

12、其中，ωgen和ωref分別為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的測(cè)量值和參考值，pwtt和pref分別為正常模式下有功控制的測(cè)量值和參考值，qwtt和qref分別為正常模式下無(wú)功控制的測(cè)量值和參考值；

13、最終正常運(yùn)行模式下的新能源電機(jī)輸出的電流由如下公式(2)的代數(shù)方程表示：

14、

15、在故障狀態(tài)下，新能源發(fā)電機(jī)輸出的電流由如下公式(3)的代數(shù)方程表示：

16、

17、式中：kp_lv為有功功率計(jì)算系數(shù)，p0為初始有功功率，pset_lv為有功功率設(shè)定值，n為新能源廠(chǎng)站機(jī)組臺(tái)數(shù)，sbase為系統(tǒng)基準(zhǔn)容量，k1_iq_lv為無(wú)功電流計(jì)算系數(shù)1，vlin為進(jìn)入低電壓穿越閾值，k2_iq_lv為無(wú)功電流計(jì)算系數(shù)2，iq0為初始無(wú)功電流，iqset_lv為無(wú)功電流設(shè)定值，sm_base為新能源場(chǎng)站容量；

18、基于上，得到如下公式(4)的新能源發(fā)電機(jī)最終代數(shù)方程：

19、

20、其中，lf為標(biāo)志位。

21、在一些實(shí)施方式中，在s1中，交替迭代法為如下公式(5)的方程：

22、

23、其中，y為電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；[v]、ejθ分別為電力系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)幅值、相角；id(v,p)-jiq(v,p)為電力電子設(shè)備向電網(wǎng)注入電流，ig(δ,x)為同步發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)注入電流，δ為當(dāng)前時(shí)刻功角。

24、在一些實(shí)施方式中，在s2中，電力系統(tǒng)中各個(gè)發(fā)電機(jī)的電磁功率的表達(dá)式為如下公式(6)：

25、pei＝re([v]ejθig(δi,x))??(6)；

26、其中，re(·)為取復(fù)數(shù)部分的實(shí)部。

27、在一些實(shí)施方式中，在s3中，電機(jī)功角信息一維不變流形的獲取具體為：首先將系統(tǒng)的軌跡限制在一個(gè)不變流形上，即公式(7)：

28、δ＝h(τ)＝δe+τη??(7)；

29、通過(guò)歷史仿真數(shù)據(jù)獲得函數(shù)h(τ)的近似表征，獲得一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的降階模型；假設(shè)針對(duì)同一系統(tǒng)中、同一故障，已獲得了歷史數(shù)據(jù)注意到在不變流形假設(shè)下，矩陣的各列向量都位于向量η張成的一維子空間內(nèi)；

30、選取η使得與矩陣δ各列方向保持一致；考慮如下公式優(yōu)化問(wèn)題：

31、

32、其等價(jià)于如下公式(9)；

33、

34、上述優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解為對(duì)稱(chēng)矩陣的最大特征值λm所對(duì)應(yīng)的特征向量ηm；h(τ)＝δe+τηm獲得h(τ)的表達(dá)式之后，基于估計(jì)每個(gè)樣本所對(duì)應(yīng)的參數(shù)τ的值為

35、在一些實(shí)施方式中，在s4中，電力系統(tǒng)整體的相對(duì)不平衡功率的表達(dá)式為如下公式(12)：

36、

37、其中，δp(τ,p)為電力系統(tǒng)整體的相對(duì)不平衡功率，pm和pe為發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率和電磁功率，τ為發(fā)電機(jī)的功角信息，p為新能源需要優(yōu)化的參數(shù)。

38、在一些實(shí)施方式中，在s5中，計(jì)算相對(duì)不平衡功率對(duì)需要優(yōu)化的參數(shù)的梯度采用如下公式(13)的表達(dá)式：

39、

40、其中，為電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性表達(dá)式，為電力系統(tǒng)內(nèi)的元件特性。

41、進(jìn)一步地，在s5中，電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性通過(guò)如下公式進(jìn)一步表達(dá)：

42、

43、

44、本發(fā)明還提供一種提升系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的新能源參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，新能源參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)包括新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模塊、相對(duì)不平衡功率模塊，參數(shù)優(yōu)化模塊；其中：

45、新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模塊用于計(jì)算電力系統(tǒng)中各個(gè)發(fā)電機(jī)的電磁功率信息；

46、相對(duì)不平衡功率模塊用于：基于各個(gè)發(fā)電機(jī)的電磁功率信息和一維線(xiàn)性流形，計(jì)算電力系統(tǒng)整體的相對(duì)不平衡功率；

47、參數(shù)優(yōu)化模塊用于基于新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型中需要優(yōu)化的參數(shù)，計(jì)算相對(duì)不平衡功率對(duì)需要優(yōu)化的參數(shù)的梯度，利用梯度下降法計(jì)算最有利于功角穩(wěn)定性的最優(yōu)參數(shù)。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種提升系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的新能源參數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果：

49、本發(fā)明提供一種提升系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的新能源參數(shù)優(yōu)化方法，包括如下步驟：s1、基于新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，利用交替迭代法計(jì)算得到電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的電壓信息和電流信息；s2、基于電壓信息和電流信息，計(jì)算得到電力系統(tǒng)中各個(gè)發(fā)電機(jī)的電磁功率信息；s3、通過(guò)仿真的功角信息得到一維線(xiàn)性流形；s4、基于各個(gè)發(fā)電機(jī)的電磁功率信息和一維線(xiàn)性流形，計(jì)算得到電力系統(tǒng)整體的相對(duì)不平衡功率；s5、基于新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型中需要優(yōu)化的參數(shù)，計(jì)算相對(duì)不平衡功率對(duì)需要優(yōu)化的參數(shù)的梯度，利用梯度下降法計(jì)算得到最有利于功角穩(wěn)定性的最優(yōu)參數(shù)。基于上，本發(fā)明通過(guò)基于新能源準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型的交替迭代法計(jì)算電壓和電流信息，進(jìn)而計(jì)算電磁功率，通過(guò)仿真得到功角信息的一維線(xiàn)性流形，并基于這些信息計(jì)算系統(tǒng)的相對(duì)不平衡功率，最終通過(guò)梯度下降法優(yōu)化新能源模型中的參數(shù)以達(dá)到最佳的功角穩(wěn)定性。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化新能源發(fā)電機(jī)的參數(shù)，能夠顯著改善電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性，減少因功角失穩(wěn)導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。且優(yōu)化后的新能源參數(shù)能更有效地利用可再生能源，提高能源的整體利用效率，在電力系統(tǒng)中引入更加穩(wěn)定的新能源發(fā)電，有助于增強(qiáng)整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，具有較佳的實(shí)用意義。