一种用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法及系统与流程

本发明涉及电网潮流计算和阻抗分析，具体为一种用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法及系统。

背景技术：

1、新能源电力系统作为重要的能源枢纽，其安全稳定将直接影响社会生产和人民生活。随着新能源电力系统规模性和复杂度的不断提升和双碳政策的持续推进，新能源电站呈规模化并网趋势，但新能源的无序化并网会加剧新能源并网系统静态电压失稳风险。因此，需要对新能源并网系统的静态电压稳定性做出准确评估，从而实现对最大接入容量的评估。

2、目前而言，识别电力系统电压薄弱节点的方法主要分为两大类：基于网络拓扑的方法和基于运行状态的方法：第一类方法大多基于复杂网络理论，它们通过挖掘电网拓扑的结构特征来构建脆弱性指标，从而识别电压薄弱节点。例如，构建拓展距离指标、负荷分布指标和节点依赖矩阵来表征电网的结构脆弱性，其中一些脆弱性指标已成功地在美国和欧洲电力系统中进行了工程应用，它们均倾向于从电网拓扑的角度进行脆弱性判断。第二类方法重点关注电力系统的实际运行状态，大多结合潮流分析来辨识电压薄弱节点。其中，灵敏度法和模态分析法是常用方法。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的阻抗模指标方法和静态电压评估方法存在估计算量大，评估效率差，以及只适用于负荷节点，单条线路，不适用于具有网络互联特性的新能源节点的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法，包括采集输电网络数据定义阻抗模指标；构建多馈入新能源并网系统等效阻抗矩阵；基于系统节点电压、电流关系和未评估新能源等效构建未评估新能源等效并网后系统的节点阻抗矩阵；根据未评估新能源等效获取新能源节点处阻抗模指标；通过阻抗模指标对新能源并网容量选择

4、作为本发明所述的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的一种优选方案，其中：所述采集输电网络数据定义阻抗模指标包括采集节点电压数据、线路参数、变压器参数、负载数据、拓扑结构以及发电机参数；

5、所述节点电压数据包括电网中节点的电压幅值和相位角；

6、所述线路参数包括电阻、电感、电容以及线路长度；

7、所述变压器参数包括变比和阻抗；

8、所述负载数据包括有功功率和无功功率；

9、所述拓扑结构包括节点、支路和连接关系；

10、所述发电机参数包括发电机内阻和同步电抗。

11、作为本发明所述的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的一种优选方案，其中：所述采集输电网络数据定义阻抗模指标包括根据最大功率传输定理，当负荷功率达到系统极限传输功率时，系统临界稳定；

12、负荷功率增加将引起系统电压降低，系统静态电压失稳；

13、单机单负荷系统中，当负荷吸收功率达到系统传输功率的极限时，满足约束表示为：

14、|rl+jxl|＝|zl|＝|zs|…rl,xl>0

15、其中，zl为负荷的等值阻抗，zs为输电线路等值阻抗，rl为电阻，xl为感抗；

16、判断系统静态电压稳定性的负载侧阻抗模指标定义表示为：

17、

18、其中，kl为负载侧阻抗模指标。

19、作为本发明所述的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的一种优选方案，其中：所述构建多馈入新能源并网系统等效阻抗矩阵包括当求取第k个新能源的阻抗模指标时，把除第k个新能源外的n-1个新能源等效为并网的等效自导纳，将等效自导纳并入系统节点导纳矩阵，输出第k个新能源向系统剩余部分看去的等效系统导纳矩阵，通过矩阵变换输出等效阻抗矩阵和阻抗矩阵中元素的定义获得输电线路等值阻抗；

20、输出等效阻抗矩阵表示为：

21、

22、其中，pgk、qgk、vgk为第k个新能源并网点输出的有功、无功和并网点电压，δygk为第k个新能源的等效导纳，yn为只保留n个新能源并网节点的节点导纳矩阵，y′为并联了n-1个等效导纳后的系统的等效节点导纳矩阵，求逆输出等效节点阻抗矩阵z′，v为电压。

23、作为本发明所述的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的一种优选方案，其中：所述基于系统节点电压、电流关系和未评估新能源等效构建未评估新能源等效并网后系统的节点阻抗矩阵包括将节点分为待评估新能源节点k，n-1个未评估新能源节点为集合r，系统的节点电压电流关系表示为：

24、

25、其中，ykk为待评估新能源节点的自导纳，ykr和yrk为待评估新能源节点与剩余新能源节点之间的互导纳矩阵，yrr为剩余新能源节点的自导纳矩阵，v为电压，i为电流；

26、将n-1个未评估新能源等效为导纳接入yn中，将ir置零，等效后输出y′矩阵表示为：

27、

28、其中，y′rr为剩余新能源节点的自导纳矩阵，为新能源的等效接入导致并网节点自导纳变化；

29、非主对角线元素相同表示为：

30、(y′rr)ii＝(yrr)ii+δygi

31、其中，δygi为新能源的功率等效导纳模型，下标i表示n-1个未评估新能源中的第i个；

32、将导纳矩阵y′求逆，输出n-1个未评估新能源等效并网后系统的节点阻抗矩阵z′表示为：

33、

34、其中，z′kk即为考虑将n-1个未评估新能源等效进入系统后，节点k看向剩余部分系统的等效阻抗，输电线路等值阻抗zs＝z′kk，z为源阻抗。

35、作为本发明所述的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的一种优选方案，其中：所述根据未评估新能源等效获取新能源节点处阻抗模指标包括节点k处的阻抗模指标模型表示为：

36、

37、其中，kg,k为节点k处的阻抗模指标。

38、作为本发明所述的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的一种优选方案，其中：所述通过阻抗模指标对新能源并网容量选择包括k从1取到n时，输出各个新能源节点的阻抗模指标，各节点在极限并网容量下输出的阻抗模指标为1；

39、通过并网相同容量新能源时各节点的阻抗模指标大小不同，对新能源并网点进行选择。

40、本发明的另外一个目的是提供一种用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算系统，其能通过新能源节点阻抗模指标，解决了目前的阻抗模指标方法含有只适用于负荷节点，单条线路，不适用于具有网络互联特性的新能源节点的问题。

41、作为本发明所述的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算系统的一种优选方案，其中：包括包括初始化模块，阻抗模指标定义模块，多馈入新能源并网系统等效阻抗矩阵输出模块，阻抗模指标输出模块，新能源并网点选择模块；所述初始化模块用于采集输电网络数据；所述阻抗模指标定义模块用于输出对阻抗模指标；所述多馈入新能源并网系统等效阻抗矩阵输出模块用于通过新能源并网输出多馈入新能源并网系统等效阻抗矩阵；所述阻抗模指标输出模块用于基于阻抗模指标数学模型输出新能源节点处的阻抗模指标；所述新能源并网点选择模块用于基于阻抗模指标对新能源并网容量进行选择。

42、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的步骤。

43、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法的步骤。

44、本发明的有益效果：本发明提供的用于新能源多馈入系统的阻抗模指标计算方法通过新能源节点阻抗模指标计算，并给出了计算流程，提高评估效率，能够准确地指示新能源在不同节点馈入系统时系统静态电压稳定性的强弱，适用于多个负荷节点，多条线路，适用于具有网络互联特性的新能源节点，通过等效阻抗矩阵实现计算，阻抗矩阵是不变的，无需反复迭代，更加适用于电网现在的特征，本发明在准确性以及适用性方面都取得更加良好的效果。