[发明专利]一种用于分析含风电电力系统随机稳定性的方法

摘要

本发明属于电力系统领域，尤其是涉及一种用于分析含风电电力系统随机稳定性的方法，该方法利用随机微分方程对系统中存在的随机扰动进行建模，给出适用的随机稳定性定义，利用随机微分方程理论，Ito公式，随机Lyapunov能量函数方法找到了实用的随机渐近均方稳定判据，并推导出状态矩阵参数不确定系统的随机稳定性判据。本发明能够更准确揭示随机稳定性的本质，克服确定性分析方法不够的准确的缺点，使得模型更精确，并对改善系统控制提供新的理论和方法；从随机系统角度提出了适用于电力时变参数系统的随机稳定性定义；提出了较为实用的电力系统随机时变参数系统的稳定判据，与其它方法相比具有简洁性，实用性。

主权项

一种用于分析含风电电力系统随机稳定性的方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：步骤1、利用随机微分方程对系统中存在的随机扰动进行建模，建立电力系统的时变参数动态模型；步骤2、从实用及理论角度出发给出适用的随机稳定性定义；步骤3、利用随机微分方程理论，Ito公式，随机Lyapunov能量函数方法找到了实用的随机渐近均方稳定判据，并推导出状态矩阵参数不确定系统的随机稳定性判据；所述方法中的步骤1主要包括：步骤101、根据异步风机的戴维宁等效电路设立风电机组的定子电流方程为：I‾S=U‾-E‾′Rs+jX′;]]>其中U是定子电压；IS为定子电流；E'是暂态电势；RS是定子电阻；X'用下式计算：X′=XS+XrXmXr+Xm;]]>其中Xr是转子漏抗；XS是定子漏抗；Xm是励磁电抗；步骤102、设立风电机组的电磁暂态方程为：dE‾′dt=-1T0′[E‾′-j(X0-X′)I‾S]-jωssE‾′;]]>其中s是转差率；T0'和X0用下式计算：T0′=Xr+Xm2πfSRr,X0=Xr+Xm;]]>其中fS是电网频率；Rr是转子电阻；步骤103、设立风电机组机电动力学方程为：dsdt=Pm-Pe2H(1-s);]]>其中H是惯性系数；Pe为电磁功率，计算如下：Pe=Pe′(1-s)=Re{E‾′I‾s*};]]>步骤104、当风电机组处于稳态运行时，假设其初值为E'0，s0，IS0，U0；发生小扰动后，在平衡点附近线性化并将二阶无穷小变量E's和E'E'*忽略，可以得到以下状态方程：ddtΔEr′ΔEm′Δs=-K7ωss0+K8ωsEr0′-ωss0-K8-K7-ωsEm0′-K9h-K10h0ΔEr′ΔEm′Δs;]]>其中Er'和Em'分别是E'实部和虚部，其它计算如下：K7+jK8=1T0′(1+j(X0-X′)RS+jX′+Z‾eq);]]>其中Zeq是母线等值阻抗；K9＝‑G+Re{IS0}；K10＝‑B+Im{IS0}；h＝2H(1‑s0)；步骤105、随运行状态变化，假设电网频率、电磁功率、风机母线等值阻抗参数扰动是服从某种分布的随机过程η(t)，那么上述状态方程可以写为：dΔX(t)＝[Ac+η(t)]ΔX(t)dt；其中Ac为状态矩阵的常数部分,η(t)为随机参数扰动；X(t)系统随机状态变量；对于大规模风电场，风机的随机投切也会导致状态矩阵参数发生变化，不失一般性，也用一个随机过程表示。