[发明专利]一种基于仿射的不确定性模态分析方法

权利要求书

1.一种基于仿射的不确定性模态分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将无功补偿装置SVC的补偿容量表示成复仿射形式求得SVC对风电场并网系统产生的节点导纳表达式

(2)计算出在频率f处的并网系统节点导纳矩阵Y_f，对其进行特征值分解，对特征值矩阵Λ求逆得到模态阻抗矩阵Λ^-1；

(3)建立仿射量与并网系统谐波次数、并网系统模态阻抗的关联曲面图，得到不同SVC补偿容量下的模态阻抗曲线及任一谐振模式下各偶数次谐振频率所对应的区间。

2.根据权利要求1所述的一种基于仿射的不确定性模态分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对于接入无功补偿装置SVC的风电场并网系统，当无功补偿装置SVC的补偿容量发生变化时，风电场并网系统的谐振频率随之产生变化；构造SVC的补偿容量复仿射表达式如下：

其中，Q_svc,0为单个无功补偿装置SVC的仿射中心值；Q_i由SVC的额定容量决定，在复仿射表达式中为噪声元系数；ε_i表示SVC的无功输出波动范围，取值为ε_i∈[-1,1]；

基于复仿射形式的SVC的补偿容量计算SVC对风电场并网系统产生的节点导纳表达式如下：

式中，V_B为SVC的额定电压，h为谐波次数。

3.根据权利要求2所述的一种基于仿射的不确定性模态分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，模态阻抗的计算方法为：

在频率f处接入SVC的风电场并网系统节点导纳矩阵Y_f：

若系统产生频率为f的并联谐振现象，其节点电压、电流方程为：

其中，Y_f为在频率f处的并网系统节点导纳矩阵，V_f和I_f分别为节点电压和节点注入电流向量；节点导纳矩阵Y_f分解如下：

Y_f＝LΛT (5)

式中，Λ为对角特征值矩阵，Λ＝diag(λ₁,λ₂,…λ_k,…)；L＝[l₁,l₂,…l_k,…]、T＝[t₁,t₂,…t_k,…]分别为左、右特征向量矩阵，且有L＝T^-1；

将式(5)代入式(4)得到：

V_f＝LΛ^-1TI_f (6)

定义U_f＝TV_f为模态电压向量，J_f＝TI_f为模态电流向量，则有U_f＝Λ^-1J_f；即：

式中，Λ^-1为模态阻抗矩阵。

4.根据权利要求3所述的一种基于仿射的不确定性模态分析方法，其特征在于，采用所述模态分析方法分析并网谐振不确定性的具体步骤如下：

1)基于模态分析模型，根据式(1)计算得到SVC补偿容量复仿射表达式再根据式(2)计算得到节点导纳复仿射表达式

2)计算得到系统节点导纳矩阵Y(s)；

3)对节点导纳矩阵Y(s)进行特征值分解，即Y(s)＝L(s)Λ(s)T(s)，从而得到左、右特征向量矩阵L(s)、T(s)及对角特征值矩阵Λ(s)；

4)计算系统频率为f时各模式下的模态阻抗；

5)重复步骤2)-4)，直至遍历所有可能引起系统谐振的谐波频率，从而得到各谐波频率下的系统模态阻抗曲线图，进而分析风电场并网谐振现象；结合SVC的仿射模型与节点导纳复仿射表达式，得到各谐波频率下的系统模态阻抗曲线，进而获取SVC补偿容量与系统谐振频率的关联曲线。

5.根据权利要求1所述的一种基于仿射的不确定性模态分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对风电并网系统进行模态分析，建立仿射量与并网系统谐波次数、并网系统模态阻抗的关联曲面图；通过分析模态阻抗最大值所在位置，确认不同下的并网系统谐振频率，建立SVC补偿容量与并网系统谐振频率的关联曲线；并网系统谐振频率与SVC补偿容量存在正相关的关系，基于此规律，通过分析如何调节大小，实现谐振频率的调整；由于实际电力系统中几乎不存在偶次谐波，调节并网系统谐振频率至偶数次，以达到抑制风电场并网系统谐振的目的。