一种含风电场交直流系统电压静态稳定域切平面求取方法与流程

本发明属于电力系统安全稳定运行领域，考虑含风电场以及直流控制的电力系统静态电压稳定域的切平面求取方法。

背景技术：

随着人们对新能源发展的需求，风电作为一种清洁的可再生能源受到重视。当前电力系统中风电装机容总量的不断攀升，对风电的使用也在持续跟进。风电出力的多重不确定性对电网的影响也日趋明显，考虑风电出力对电网静态安全的影响，对维持电力系统的安全稳定及提高对风电的利用十分重要。

风力发电作为一种区别于常规发电的特殊的发电形式，具有异于传统发电形式的特点，随着可再生能源发展的鼓励政策的深入以及世界范围内的环保压力，风力发电正逐步走向产业化和规模化，风电特性对电网的影响愈加显著，大规模风力发电已影响到接入地区电网的安全性、稳定性、电能质量以及协调调度等诸多方面，甚至造成了某些严重的负面影响，某种程度变成制约大规模风电发展的障碍。

面对蓬勃兴起的世界风电产业和中国风电产业，迫切需要解决大规模风电并网运行的关键技术问题，尤其是风电场并网后对电网电压稳定性的影响，对于提高电网电压质量，保证系统安全、可靠以及经济运行都具有非常重要的意义，为风电场的规划设计、风电发展的政策制定和生产运行提供技术依据，具有重要的实用价值和理论意义。

为了能更好地将电力系统的特点与发展清洁可再生能源的理念相结合，研究含风电有功随机模糊注入的电力系统静态安全域的特征，对含风电随机模糊注入电力系统的电压崩溃点的特征研究十分必要。可以作为调度人员充分利用风电资源又保证系统运行安全的重要参考，对逐步提高系统风电的利用率有着重要意义。

技术实现要素：

针对大规模风电机接入电力系统，其出力的不确定性给系统安全稳定运行造成隐患，有必要对风电机组接入电力系统的系统安全稳定域的影响展开研究。传统观点认为基于固定系统出力模式下电力系统静态安全域是确定的，明显不能适用于风电出力的实时不确定的情形。本发明在考虑风电随机模糊不确定出力情况下，求取含风电场交直流电力系统静态电压稳定域切平面，用稳定域切平面可近似来描述稳定域边界分布情况，将含dfig风电场电力系统含参潮流模型进行改进，构建含dfig风电场电力系统静态电压稳定域切平面近似拟合。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

1、一种含风电场交直流系统电压静态稳定域切平面求取方法，其特征在于：

(1)考虑风电接入的随机性，构建电力系统含参潮流方程；

(2)加入直流控制方式；

(3)风电场电力系统静态电压稳定域切平面建模。

2、考虑风电接入的随机性，构建电力系统含参潮流方程。首先对风电场随机输出的功率进行建模，然后将随机性功率代入交流直流连续潮流方程中去，从而求出临界点负荷裕度期望与电压水平期望。

3、加入直流控制方式，系统电压静态稳定性仍受到交流输电系统功率传输极限的影响，采用连续潮流可以精确地求出系统pv曲线和临界运行点。

4、首先通过连续潮流求得电压崩溃点(即snb点)，而后求解含风电场交直流系统电压静态稳定域切平面。

附图说明

图1是交直流系统pv特性曲线；

图2是直流输电线路。

具体实施方式

本发明包括以下步骤：

1、考虑风电接入的随机性，构建电力系统含参潮流方程

含风电场交直流电力系统含参潮流方程组：

式中：pi0、qi0分别代表节点i初始注入的有功功率及无功功率；pwi、qwi分别代表风电场发出的有功功率和无功功率，节点未连接风电机组时该值为零；vi、θ分别表示i的节点电压和相角；为各负荷的功率因数角；αi表示各个发电机出力增长方向；βi表示各个负荷功率增长方向。λ为系统的负荷变化参数；n为pv节点与pq节点个数之和，m为pq节点个数之和；k＝1,2,...,nc，nc为换流器个数；vdk，idk分别为直流电压及直流电流，节点不连接直流线路时vdk，idk均为零；为换流器功率因数角；θk为换流器控制角。

2、考虑风电接入的随机性，构建电力系统含参潮流方程

(1)直流系统换流器基本方程：

δd1k＝vdk-ktkvn+kcosθdk+xckidk＝0(2)

式中，xck为换流器等值电抗；ktk为换流变压器变比；kγ为换相系数一般取0.995。

(2)直流网络方程：

式中：gdkj为直流网络导纳。

(3)换流器控制方程：

换流器控制需确定，每个换流器需确定两个控制变量，对应下式5个方方程中的两个方程组成的方程组：

3、连续潮流求得电压崩溃点

计算含有风电场交直流电力系统稳定域的切平面时，首先通过连续潮流求得电压崩溃点(即snb点)，在snb点对公式f(x,α,β,pw,c1ds,c2ds,λ)＝0线性化即可得到稳定域边界在该snb点的线性近似方程：

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

fc2d|*δc2d+fλ|*δλ＝0(7)

式中.|*表示对应的系数来自系统稳定域边界snb点，即该点满足方程式(3.1)；fx|*为系统在该snb点交直流电力系统雅克比矩阵；fα|*，fβ|*，fλ|*，fc1d|*，fc2d|*分别表示该snb点处，潮流方程对其下标的偏导数。将3.2式左乘fx的零特征值对应的左特征向量ω，并将3.1式代入可得到稳定域边界在snb点的切平面方程为:

ωfw|*δpw+ωfα|*δα+ωfβ|*δβ+ωfc1d|*δc1d+

ωfc2d|*δc2d+ωfλ|*δλ＝0(8)

(8)式也可表达为：

式中：

为了将式(9)表示的系统静态电压稳定域切平面在功率注入空间和直流控制值空间上，根据α,β和λ与发电机的出力和负荷大小之间的关系，如下：

将式(11)代入式(9)消去α,β和λ，可得到：

在给定的snb点对(12)式线性化可得：

2、取含风电场交直流电力系统静态电压稳定域切平面

将式(13)化简可得到，功率注入空间切平面方程为：

apg+bpl+mc1d+nc2d+zpw+y＝0(14)

式中a,b,m,n,z均为行向量，y为实数，其值见式(15)：

(15)式中e为与kα列数相同的单位行向量。式(14)就是在功率注入空间和直流控制值空间上的含风电场交直流电力系统静态电压稳定域切平面的表达式。

以上实施方案仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。