[发明专利]一种分析风电并网引发火电机组轴系小干扰振荡的改进阻尼转矩方法

权利要求书

1.一种分析风电并网引发火电机组轴系小干扰振荡的改进阻尼转矩分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集并输入电力系统稳态数据；

S2：采集并输入电力系统各个元件的参数；

S3：利用潮流计算工具，基于已采集到的所述电力系统稳态数据计算系统潮流分布；

S4：计算风电机组并网前同步机轴系振荡模式；

S5：对同步机轴系进行解耦处理；

S6：计算同步机轴系阻尼转矩；

S7：基于阻尼转矩及自激发原理计算同步机轴系振荡模式阻尼；

S8：基于改进阻尼转矩分析方法的参数调节。

2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：采集并输入所要研究电网中同步发电机组及待并网风力发电机组的机端电压、机端有功、母线有功和母线无功。

3.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：采集并输入所要研究电力系统线路参数、变压器参数、同步发电机参数、风力发电机参数、励磁系统参数。

4.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：建立考虑各同步机轴系状态变量、同步机电气状态变量、输电网络状态变量的风电并网前同步机系统线性化状态空间模型，根据状态空间方程的特征值计算获得风电并网前电力系统的振荡模式，通过参与因子确定出与同步机轴系相关的振荡模式。

5.一种如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述风电并网前同步机系统线性化状态空间模型为：

其中，X₁为同步机系统全部状态变量向量，包括各同步机轴系状态变量、同步机电气状态变量、表征输电网络动态的状态变量；A₁为线性化状态空间矩阵；

计算状态矩阵A₁的特征值，通过参与因子确定出与同步机轴系相关的振荡模式。

6.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

同步机轴系采用包含高压、中压和低压缸以及发电机、励磁机的六质量块模型，忽略质块间互阻尼，矩阵形式方程表示为：

(Ms²+Ds+K)△δ＝△T_m-△T_e (2)

其中，M为各质量块惯性时间常数对角矩阵，D为阻尼系数矩阵，K为弹性系数矩阵，△T_m为机械转矩矩阵，△T_e为加在各个质块上的电磁转矩矩阵；

对式(2)解耦过程包括以下步骤：

令A＝M^-1/2，定义P＝AKA，设其特征对角阵取对称矩阵P的正交特征向量阵为U，从而有PU＝UΛ；

为将各质量块角位移状态量转换为解耦的模态量m，定义线性变换Q＝AUS，使得Q满足：

△δ＝Q△δ^(m) (3)其中，S是对角阵，其对角元的取值使得发电机质块对应的Q阵行元素均等于1；

对式(8)左乘Q^T，并将(3)代入(2)，有：

Q^TMQΔδ^(m)+Q^TKQΔδ^(m)＝Q^TΔT (4)

解耦角位移前系数Q^TMQ及Q^TKQ均为对角阵，分别用解耦矩阵形式M^(m)及K^(m)表示；由于Q^T的发电机质块对应列元素为1，在忽略原动机的作用转矩ΔT_m时，可认为发电机质块的电磁力矩加在每一个解耦的等效转子质块上，从而得到同步机轴系方程的解耦形式：

对第j个扭振模式对应的解耦方程为：