[发明专利]一种用于电力系统次同步振荡分析的通用小信号建模方法

说明书

本发明提供了一种用于电力系统次同步振荡分析的通用小信号建模方法，包括以下步骤：对目标电力系统的元件进行分解，得到需要建模的元件；对需要建模的元件建立数学模型，得到每个元件的状态空间模型；对电力系统元件模型进行分类，得到两类模型；根据模型的连接关系，参照两类模型间的联立方法将元件模型联立为完整系统模型。本发明简单易于实现，适用于所有电力系统的次同步振荡研究建模；提出一种次同步振荡系统元件模型的简便分类；提供了元件模型的接口，避免了复杂的数学公式推导，可以直接实现元件间的联立；提供了标准的建模接口，便于新系统模型的接入，对电力系统的次同步振荡研究具有重要的价值。

技术领域

本发明涉及的是电力系统的安全与稳定领域，具体涉及到一种用于电力系统次同步振荡分析的通用的小信号建模方法。

背景技术

近年来，随着风电规模化集中开发利用的快速发展工程实践中发生多起次同步振荡(Subsynchronous Oscillation，SSO)事件，次同步振荡从而成为一个受到特别关注的风电并网稳定性问题。2009年，某风电场因与送出线路上的串联补偿电容器之间发生相互作用，导致风电机组停机、撬棒电路损坏，这是世界范围内首次见诸报道的新能源诱发次同步振荡事故。2011年，某风电场群也曾发生次同步振荡导致的多起多台风电机组计划外停机事故。2015年，某地区大规模风电场经HVDC送出系统多次发生特性复杂的次同步振荡问题，最终诱发了距离风电场两百公里以外、邻近HVDC整流站的火电机组的轴系扭振，导致机组扭振保护(TSR)启动，三台660MW的火电机组跳闸。目前，工程案例中已经出现多起风电集中外送系统的次同步振荡问题，因此，大规模电力系统的次同步振荡研究成为了本领域的研究热点。

为了准确研究大规模电力系统的次同步振荡的问题，需要针对不同场景下发生次同步振荡的电力系统进行准确的建模。小信号模型仿真速度快、适用于机理分析，已经被广泛应用在电力系统的次同步振荡研究中。

现有技术中已经提出了各种电力系统的建模方法，但其建立的模型仅能反应电力系统发生次同步振荡的某种情况，而对于电力系统网络结构或网络元件发生大变化后的系统建模方法没有给出详细的介绍。目前，新能源以及相应的输电技术发展迅速，电力系统的结构不断发生变化，仍未有一种通用的建模方法，能够便于新的电力系统元件的加入或改变。针对于电力系统次同步振荡分析的通用小信号建模方法仍不明确。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于电力系统次同步振荡分析的小信号建模方法，适用于所有电力系统的次同步振荡研究建模，可以满足电力系统网络结构或网络元件发生变化后的系统建模要求，且易于实现。

本发明是根据以下技术方案实现的：

一种用于电力系统次同步振荡分析的小信号建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、对目标电力系统的元件进行分解，得到需要建模的元件；

步骤2、对需要建模的元件建立数学模型，得到每个元件的状态空间模型；

步骤3、对电力系统元件模型进行分类，得到两类模型；

步骤4、根据模型的连接关系，参照两类模型间的联立方法将元件模型联立为完整系统模型。

上述技术方案中，所述步骤1中，电力系统的元件按照一次系统进行分解，分解后的电力系统的元件包括发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、变流器、无穷大系统母线，不同的风电机组或火电机组根据实际系统研究需求分为不同的风电机群和火电机群。

上述技术方案中，所述步骤2中，各元件的模型需要经过小信号偏差化处理，并整理为状态空间模型，所有模型均需要标幺化处理，且电压电流的dq轴坐标系均以电网电压定向，即：