[发明专利]一种考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法，通过建立风电接入交直流非并联送出的系统暂态稳分析模型，提出大规模风电接入对系统暂态稳定影响的量化指标，提出将风电与直流综合作用等效为系统等值机械功率增量的定量分析方法，基于等面积定则提出了考虑风电与直流综合作用对加速面积与减速面积的改变的定性分析方法。本发明实现方便，分析方法更明确有效；适用性高，分析简便；适用范围广，分析效果好；应用场景广，利于解决实际工程问题。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定性分析技术领域，具体为一种考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法。

背景技术

双馈式感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)具有机电解耦等特性在风力发电中得到了广泛应用，风火打捆接入送端可抑制有功大幅度波动，同时大容量、远距离的高压直流输电技术可满足大规模新能源送出的要求，但能源多样性与复杂的混联输电结构也给电网的稳定问题带来了新的挑战。风电场本身没有功角稳定问题，但不同规模和渗透率的风电会通过影响邻近火电机组从而影响系统的稳定运行。

目前综合考虑风电与直流输电对系统稳定性影响的研究较少，且大多是通过时域仿真得到，而当直流系统异步运行时，仅考虑风电的作用是不够的，直流与风电综合作用下电网的安全稳定问题亟待进一步研究。

如分析方法1：提出在故障期间将风电作用等效为阻抗的暂态稳定分析方法；可参考文献《双馈风电机组接入对电力系统功角稳定性的影响》；分析方法2：提出将双馈风机采用直流潮流法判断风电接入后对系统暂态稳定影响的判据；可参考文献《大规模风电集中接入对电力系统暂态功角稳定性的影响(一)：理论基础》；分析方法3：提出在传输功率不同时将直流系统等效为恒定负荷的增量的分析方法，可参考文献《大规模直流异步互联系统受端故障引发送端稳定破坏的机理分析》；分析方法4：提出一种基于扩展等面积定则的含风电场的电力系统暂态稳定性分析方法；可参考文献《基于扩展等面积定则的含大规模风电场电力系统暂态稳定性分析》。

但现有分析方法均单独从定性或者定量分析风电接入对系统暂态稳定性的影响，分析层面单一；虽然考虑的影响因素较为全面，但实际在在某些情况下提出的判据仍然不能确定与风电接入前相比系统暂态稳定水平提高或降低，适用性较低；对交直流并联运行的情况，在分析风电的作用时忽略了直流系统的影响，目前暂无用于风电与直流综合作用对电网暂态稳定影响机理的分析方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种既定量分析了风电与直流两者综合作用对系统暂态稳定的影响，同时又能基于等面积定则对两者综合作用对系统暂态稳定影响机理进行定性分析，分析过程明确且适用性高，更便于实际工程利用的考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法。技术方案如下：

一种考虑风电与直流综合作用的电力系统暂态稳定分析方法，包括以下步骤：

步骤1：根据扩展等面积法，得到单机无穷大系统的运动方程：

将受扰严重的同步机组定义为临界S机群，剩下的同步机组称为余下A机群，对全系统进行双机等值得到转子运动方程：

式中：M_s和M_a分别为S机群和A机群的惯性时间常数；δ_s和δ_a分别为S机群和A机群的转子角；P_ms和P_ma分别为S机群和A机群的等值机械功率；P_es和P_ea分别为S机群和A机群的等值电磁功率，其表达式为：