[发明专利]基于安全域的含异步风电场电力系统小扰动稳定分析方法

说明书

本发明公开了一种基于安全域的含异步风电场电力系统小扰动稳定分析方法，包括：(1)确定同步发电机、异步风机及其控制系统和网架拓扑参数；设置不接入异步风电场为场景A；接入异步风电场为场景B；(2)分别对场景A和场景B的额定运行状态进行特征值分析，筛选得到系统中的机电振荡模态；(3)对场景B中的异步风电场的有功出力、无功补偿容量和同步电厂有功出力进行扰动，重新计算特征值，分析机电振荡模态阻尼的变化，构建小扰动稳定域的参数空间；(4)对场景A和场景B，搜索小扰动稳定的临界点，构成A场景小扰动稳定域和B场景小扰动稳定域；(5)对比A场景和B场景下系统小扰动稳定域的变化，分析异步风电场并网对系统小扰动稳定性的影响。

技术领域

本发明属于电力系统分析方法，尤其涉及一种基于安全域的含异步风电场电力系统小扰动稳定分析方法。

背景技术

环境污染与能源危机问题的日益加重，使得开发与利用清洁的可再生能源成为共识。风电是目前公认的技术最为成熟、开发潜力最大的可再生能源之一。与传统的火电厂相比，风电场所广泛采用的异步风机、双馈风机和永磁直驱等机组具有不同于同步发电机的静/动态特性，尤其是异步风机需要从系统吸收无功，可控性较差。随着风电的大规模并网和远距离输送，电网的安全稳定运行面临更为严峻的挑战。

小扰动稳定问题是现代电力系统面临的关键安全稳定问题之一，得到了电力工作者的广泛关注。目前，国内外学者已围绕风电并网电力系统的小扰动稳定问题开展了广泛的研究。概括来讲，已有研究所采用的方法可大致分为特征值分析法、频域方法、时域仿真法和安全域的方法。前三种方法通常仅能分析系统在某一特定运行方式(如发电方式、负荷水平等)下系统的安全稳定问题，一旦系统运行方式发生变化，则需重新计算，因此，它们属于“逐点法”的范畴。与之相对，安全域方法通过分析系统可安全稳定运行的整体区域，可对系统的安全水平做出更为科学的分析。风电的多变性、间歇性与不确定性使得系统的运行方式更加复杂多变，借助“逐点法”仅能对若干个特定的运行方式进行安全稳定分析，难以完全覆盖风电接入后系统所有可能的运行方式。因而从安全域的角度出发全面分析系统在各种运行方式下的安全稳定水平具有显著意义。

发明内容

本发明借助特征值分析方法分析异步风电场对电力系统小扰动稳定性影响的关键因素，构建含异步风电场电力系统的小扰动稳定域；通过对比异步风电场并网前后系统小扰动稳定域的变化分析异步风电场对系统小扰动稳定性的影响；分析域边界与主导机电模态的对应关系，确定限制系统小扰动稳定运行的关键模态；分析小扰动稳定域在异步风电场有功出力和无功补偿容量二维空间上的断面，为异步风电场无功补偿容量的配置提供决策支持。

为了解决上述技术问题，本发明一种基于安全域的含异步风电场电力系统小扰动稳定分析方法，包括以下步骤：

步骤一、根据当前电网结构确定系统的同步发电机、异步风机及其控制系统和网架拓扑参数；设置如下两种场景：场景A，不接入异步风电场；场景B，用相同容量的异步风电场替换场景A中的同步电厂；

步骤二、分别对场景A和场景B的额定运行状态进行特征值分析，从而得到各振荡模态的频率和阻尼比，根据各模态振荡频率是否介于0.1-2.0Hz的模态，筛选得到系统中的机电振荡模态；

步骤三、对系统异步风电场的有功出力、无功补偿容量和同步电厂有功出力进行扰动，然后对系统重新进行特征值计算，分析异步风电场的有功出力、无功补偿容量和同步电厂有功出力对步骤二筛选出的机电振荡模态阻尼的影响，构建小扰动稳定域的参数空间；

步骤四、对于以上场景A和场景B，在步骤三所确定的参数空间中，搜索系统小扰动稳定的临界点，构成场景A小扰动稳定域和场景B小扰动稳定域；