一种考虑新能源控制切换的电网电压稳定分析方法及系统与流程

本发明涉及电力系统稳定分析，并且更具体地，涉及一种考虑新能源控制切换的电网电压稳定分析方法及系统。

背景技术：

1、由于新能源具有低碳环保、可持续发展等特性，近年来我国可再生能源发电量稳步增长，电力系统中的新能源占比逐渐提高，这标志着新能源发电将成为我国未来电力供应的主力。因此，含新能源电力系统的静态电压稳定裕度具有重要意义。

2、目前的技术通过对含新能源电力系统运行方式的具体分析，可以确定电力系统的静态电压稳定裕度，帮助相关人员了解大电网的稳定情况。

3、发明专利cn115940173b是一种可以分析含新能源电力系统电压稳定的技术。该专利在新能源多场站送出系统中，在某一场站受到扰动功率大幅增加的情况下，确定该场站为扰动场站，并根据风功率预测确定新能源多场站送出系统中其余场站的功率增长系数；根据扰动场站各机组的短路容量和阻抗以及其余场站的功率增长系数，确定扰动场站的功率稳态极限；根据扰动场站的功率稳态极限以及其余场站的送出功率，确定新能源多场站送出系统的静态电压稳定极限功率；根据新能源多场站送出系统的静态电压稳定极限功率以及初始运行功率，确定新能源多场站送出系统的裕度比指标，并根据裕度比指标确定新能源多场站送出系统的静态电压稳定性。

4、但是，该技术只分析了电力系统的静态电压稳定裕度，将新能源视为静态的恒定功率源。在实际运行中，新能源低电压穿越是经常发生的事件，此时新能源的功率将随系统电压发生波动，新能源的控制方式也可能在穿越控制、正常控制等不同方式间发生切换。因此，现有技术不能分析新能源穿越及控制切换对电压稳定的影响。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种考虑新能源控制切换的电网电压稳定分析方法及系统。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种考虑新能源控制切换的电网电压稳定分析方法，包括：

3、步骤1：建立包括新能源的电力系统的电气模型，建立用于反映新能源穿越控制特性的数学模型，建立新能源不同控制方式间切换的状态转移模型；

4、步骤2：确定电力系统的额定运行方式、新能源有功出力和新能源无功出力；对数学模型和状态转移模型进行预设时间的时域仿真，若新能源在时域仿真过程中进入穿越状态，则直接进入步骤3，反之则输出注意信息后进入步骤3；其中，注意信息用于指示用户注意电气模型的穿越控制方式；

5、步骤3：基于电气模型，在电力系统的额定运行方式下，将新能源并网节点视为pq节点，将新能源并网节点的有功功率设为新能源有功出力、无功功率设为新能源无功出力，计算电力系统潮流，得到新能源的机端电压；

6、步骤4：基于电气模型和数学模型，在电力系统的额定运行方式下，将一个恒阻抗负荷和一个恒电流负荷接入电气模型的poc母线，将新能源并网节点的有功功率和无功功率均设为0，计算电力系统潮流，得到poc母线的母线电压；

7、步骤5：将机端电压和新能源进入穿越状态的门槛电压进行比较；若机端电压大于门槛电压，则进入步骤6；反之则进入步骤7；

8、步骤6：将母线电压和门槛电压进行比较；若母线电压大于门槛电压，则输出第一提示信息；若母线电压不大于门槛电压，则输出第二提示信息；其中，第一提示信息用于指示无穿越切换主导电压失稳风险，第二提示信息用于指示存在新能源持续穿越不恢复导致的电压失稳或新能源脱网风险；

9、步骤7：将母线电压和门槛电压进行比较；若母线电压大于门槛电压，则输出第三提示信息；若母线电压不大于门槛电压，则第四提示信息；其中，第三提示信息用于指示存在新能源反复进入、退出穿越导致的电压及功率振荡或新能源脱网风险，第四提示信息用于指示存在新能源持续穿越不恢复导致的电压失稳或新能源脱网风险。

10、可选地，所述电气模型由配电网、主网、等值电压源组成，其中配电网为集中式新能源场站或者含分布式新能源的配电网。

11、可选地，所述数学模型的表达式如下：

12、；

13、；

14、其中， s表示新能源的额定容量， i p表示新能源穿越期间的有功电流， i q表示新能源穿越期间的无功电流， i p0表示新能源进入穿越状态前的有功电流， k p1是新能源穿越期间的有功电流的第一控制参数、 k p2是新能源穿越期间的有功电流的第二控制参数、 i pset是新能源穿越期间的有功电流偏置参数、 k q1是新能源穿越期间的无功电流的控制参数、 i qset是新能源穿越期间的无功电流偏置参数， v l是新能源进入穿越状态的门槛电压， v t是新能源的机端电压。

15、可选地，所述状态转移模型的状态转移逻辑如下：

16、当新能源的当前控制方式为正常状态时，如果新能源的机端电压小于门槛电压，则新能源的控制方式从正常状态转移为穿越状态；

17、当新能源的当前控制方式为穿越状态时，如果新能源的机端电压大于门槛电压且新能源未配置穿越恢复功能，则新能源的控制方式从穿越状态转移为正常状态；

18、当新能源的当前控制方式为穿越状态时，如果新能源的机端电压大于门槛电压且新能源配置了穿越恢复功能，则新能源的控制方式从穿越状态转移为恢复状态；

19、当新能源的当前控制方式为恢复状态时，如果新能源的机端电压大于门槛电压且新能源的有功功率不小于正常状态的有功功率，则新能源的控制方式从恢复状态转移为正常状态；

20、当新能源的当前控制方式为恢复状态时，如果新能源的机端电压小于门槛电压，则新能源的控制方式从恢复状态转移为穿越状态。

21、根据本发明的另一个方面，提供了一种考虑新能源控制切换的电网电压稳定分析系统，包括：

22、模型建立模块，用于建立包括新能源的电力系统的电气模型，建立用于反映新能源穿越控制特性的数学模型，建立新能源不同控制方式间切换的状态转移模型；

23、确定模块，用于确定电力系统的额定运行方式、新能源有功出力和新能源无功出力；对数学模型和状态转移模型进行预设时间的时域仿真，若新能源在时域仿真过程中进入穿越状态，则直接由第一计算模块进行计算处理，反之则输出注意信息后由第一计算模块进行计算处理；其中，注意信息用于指示用户注意电气模型的穿越控制方式；

24、第一计算模块，用于基于电气模型，在电力系统的额定运行方式下，将新能源并网节点视为pq节点，将新能源并网节点的有功功率设为新能源有功出力、无功功率设为新能源无功出力，计算电力系统潮流，得到新能源的机端电压；

25、第二计算模块，用于基于电气模型和数学模型，在电力系统的额定运行方式下，将一个恒阻抗负荷和一个恒电流负荷接入电气模型的poc母线，将新能源并网节点的有功功率和无功功率均设为0，计算电力系统潮流，得到poc母线的母线电压；

26、比较模块，用于将机端电压和新能源进入穿越状态的门槛电压进行比较；若机端电压大于门槛电压，则由第一提示模块进行相应的提示处理；反之则由第二提示模块进行相应的提示处理；

27、第一提示模块，用于将母线电压和门槛电压进行比较；若母线电压大于门槛电压，则输出第一提示信息；若母线电压不大于门槛电压，则输出第二提示信息；其中，第一提示信息用于指示无穿越切换主导电压失稳风险，第二提示信息用于指示存在新能源持续穿越不恢复导致的电压失稳或新能源脱网风险；

28、第二提示模块，用于将母线电压和门槛电压进行比较；若母线电压大于门槛电压，则输出第三提示信息；若母线电压不大于门槛电压，则第四提示信息；其中，第三提示信息用于指示存在新能源反复进入、退出穿越导致的电压及功率振荡或新能源脱网风险，第四提示信息用于指示存在新能源持续穿越不恢复导致的电压失稳或新能源脱网风险。

29、可选地，所述电气模型由配电网、主网、等值电压源组成，其中配电网为集中式新能源场站或者含分布式新能源的配电网。

30、可选地，所述数学模型的表达式如下：

31、；

32、；

33、其中， s表示新能源的额定容量， i p表示新能源穿越期间的有功电流， i q表示新能源穿越期间的无功电流， i p0表示新能源进入穿越状态前的有功电流， k p1是新能源穿越期间的有功电流的第一控制参数、 k p2是新能源穿越期间的有功电流的第二控制参数、 i pset是新能源穿越期间的有功电流偏置参数、 k q1是新能源穿越期间的无功电流的控制参数、 i qset是新能源穿越期间的无功电流偏置参数， v l是新能源进入穿越状态的门槛电压， v t是新能源的机端电压。

34、可选地，所述状态转移模型的状态转移逻辑如下：

35、当新能源的当前控制方式为正常状态时，如果新能源的机端电压小于门槛电压，则新能源的控制方式从正常状态转移为穿越状态；

36、当新能源的当前控制方式为穿越状态时，如果新能源的机端电压大于门槛电压且新能源未配置穿越恢复功能，则新能源的控制方式从穿越状态转移为正常状态；

37、当新能源的当前控制方式为穿越状态时，如果新能源的机端电压大于门槛电压且新能源配置了穿越恢复功能，则新能源的控制方式从穿越状态转移为恢复状态；

38、当新能源的当前控制方式为恢复状态时，如果新能源的机端电压大于门槛电压且新能源的有功功率不小于正常状态的有功功率，则新能源的控制方式从恢复状态转移为正常状态；

39、当新能源的当前控制方式为恢复状态时，如果新能源的机端电压小于门槛电压，则新能源的控制方式从恢复状态转移为穿越状态。

40、根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

41、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

42、本发明可以用于含新能源的电力系统电压稳定分析，能够指示出新能源控制切换作用下电力系统的电压失稳风险，包括但不限于新能源持续穿越不恢复导致的电压失稳或新能源脱网风险、新能源反复进入/退出穿越导致的电压及功率振荡或新能源脱网风险等，为电力系统规划、运行方式安排、稳定控制等提供指导。从而解决现有技术不能分析新能源穿越及控制切换对电压稳定影响的技术问题。