[发明专利]含双馈风机的动态安全域优化算法

摘要

本发明公开了一种含双馈风机的动态安全域优化算法：构建含双馈风机系统的等值单机无穷大系统模型，求解机械功率Pm和电磁功率Pe；构建映射模型；迭代求解映射模型。本发明能够缩短系统整体判稳时间，提高计及双馈风机的动态安全域的精确度，提高动态安全域的计算速度。

主权项

1.一种含双馈风机的动态安全域优化算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，构建含双馈风机系统的等值单机无穷大系统模型：先把风电机组区别于超前机组和滞后机组单独考虑，C为超前机群，N为滞后机群；把各超前机组和各滞后机组的电磁功率分别写成如下形式：则得超前机群和滞后机群的输出功率分别为：PeC＝HC+ECcosδ+DCsinδPeN＝HN+ENcosδ+DNsinδ其中，δ为系统功角；H_i、H_j、H_C、H_N、E_i、E_j、E_C、E_N、D_i、D_j、D_C、D_N均为系统参数；定义：Mτ＝MC+MN其中，Mi、Mj分别是各超前机组和各滞后机组的惯性时间常数；此时，经CCCOI‑RM等值变换后的单机无穷大系统为：Pe＝Pc+Pmaxsin(δ‑ν)+P′ew其中，P_max＝(F²+G²)^1/2，M是等值系统的惯性时间常数，P_m、P_e分别是等值单机无穷大系统的输入机械功率、输出电磁功率，P′_ew、P′_mw分别为归算到单机无穷大系统的风电场等值电磁功率与机械功率，其计算公式为：MW为各风电机组的惯性时间常数之和，Ui是超前机组的节点电压，Uw是风电机组节点电压，Pw是风电机组电磁功率，ki为负荷转移系数，Pmw是归算前的风电场机械功率；步骤二，构建映射模型：假设电网的无功功率采用就地补偿的方式，忽略有功注入改变对电压的影响，则功率注入空间主要考虑有功功率注入空间；暂态稳定分析时，不考虑调速器的作用，令发电机机械功率为恒值；令Y＝[…PGk…Ploadl…]为有功注入空间中任意一点，PGk为某发电机输出的有功，Ploadl为某负荷需要的有功；根据步骤一求出Pm、Pe后，把风电机组并入超前机组，把双馈风机节点看做超前机组节点，重新分类后超前机群和滞后机群分别表示为C'、N'，则重新定义：Mτ'＝MC'+MN'令：Pm＝g(Y)潮流方程：令PBS表示平衡节点处有功注入，则：式中：Ploss为线路有功损耗；为了方便，假设平衡节点处的发电机属于超前机组，引入变量λa(λa≠0)将上述两式分别转换为：式中：ΔP_m表示相邻两次时域仿真单机无穷大系统机械功率的差值，是相邻两次时域仿真中第一次单机无穷大系统的机械功率，γ是经验值；依据潮流方程与式引入变量λ_b(λ_b≠0)，使下列方程成立：得到映射模型：Y＝F(Pm,λa,λb)步骤三，迭代求解映射模型：Step1:针对目标电网，给定故障、故障切除时间、系统参数；根据搜索方向给出稳定情景下的有功注入空间初值点Y0＝(…P0Gk…ΔP0loadl…)；在从有功注入空间中心点O到Y0的方向上或其它搜索方向上，根据经验确定出失稳情景下的有功注入空间点Y1；Step2：构建等值单机无穷大系统，利用SIME方法，根据Y₀、Y₁、P_m和稳定裕度公式进一步计算Step3：由稳定裕度、机械功率平面内两点线性外推得到令其中，γ是经验值，以确保为η₂负值，和分别表示第一次时域仿真与第二次时域仿真时单机无穷大系统的机械功率；Step4：调整负荷注入点处的负荷P_load＝(…(1+λ_b)·P_loadl…)，进一步得到Y₂；采用Step2所述的方法得到Step5：由稳定裕度、机械功率平面内三点拟合函数H(P_m)‑η＝0；利用牛顿拉夫逊算法计算公式得到P_m；若H(P_m)‑η＜0则若H(P_m)‑η≥0则更新λ_a，重复步骤Step4得到Y₃，计算得到Step6：加入拟合新的函数H(P_m)‑η＝0；重复步骤Step5直到相邻两次计算得到的稳定裕度差的绝对值小于阀值，即|η_k+1‑η_k|＜ε；此时停止计算，得到的临界稳定有功注入点Y_cr。