一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法技术方案

本发明专利技术提出了一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法，该方法包括：建立含新能源的电力系统的数学模型；根据数学模型构造电力系统的能量函数，能量函数中的路径相关项采用梯形积分路径近似求解；采用迭代的势能边界面法求解临界能量。根据本发明专利技术实施例的能量函数法，可以快速定量地评估含新能源的电力系统的暂态稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法
本专利技术涉及电力系统稳定与控制
，特别涉及一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法。
技术介绍
大规模多类型新能源接入后，电力系统能否保持安全稳定运行至关重要，暂态稳定性是重要的一个方面。由于新能源功率的不确定性，使得电力系统可能的运行场景大幅增加，严重地增大了安全稳定扫描的负担。因此，亟需一种快速的安全稳定评估方法。另外，多类型新能源的接入，给电力系统的安全稳定控制带来了新的可控资源，如何根据系统的稳定裕度，定量地得到新能源发电的控制量，也是值得研究的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法。该方法可以快速定量地评估含新能源的电力系统的暂态稳定性。为了实现上述目的，本专利技术的实施例公开了一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法，所述方法包括以下步骤：建立所述含新能源的电力系统的数学模型；根据所述数学模型构造电力系统的能量函数，其中，所述能量函数中的路径相关项采用梯形积分路径近似求解；以及根据所述能量函数求解临界能量，以对所述含新能源的电力系统的暂态稳定性进行评估。根据本专利技术实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法，采用结构保留能量函数的研究思路，将新能源模型简写为并网母线电压的非线性函数，从而简单地构造含新能源发电的电力系统能量函数。对于能量函数中的路径相关项，采用梯形积分路径近似求解。采用迭代的势能边界面法计算临界能量，从而实现对含新能源的电力系统的暂态稳定性的直接评估。另外，根据本专利技术实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，根据迭代的势能边界面法求解所述临界能量。在一些示例中，所述含新能源的电力系统的数学模型包括：同步发电机模型、新能源发电机模型、负荷模型和网络模型。在一些示例中，所述能量函数为：其中，其中，W为所述能量函数，W1为同步发电机的动能，W21为同步发电机的转子位置势能，W22为负荷有功部分对应的势能，W23为负荷无功部分对应的势能，W24为同步发电机的暂态电抗对应的势能，W25为网络势能，W26和W27分别为新能源发电机的有功和无功部分对应的势能，下标“0”代表势能的参考点处的变量值。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法的流程图；图2是根据本专利技术一个实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法的稳定情况下电力系统暂态能量变化示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法的失稳情况下电力系统暂态能量变化示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法的含风电时极限切除时间的对比示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法。图1是根据本专利技术一个实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法的流程图。如图1所示，根据本专利技术一个实施例的含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法，包括如下步骤：步骤S101：建立含新能源的电力系统的数学模型。在本专利技术的一个实施例中，含新能源的电力系统的数学模型包括：同步发电机模型、新能源发电机模型、负荷模型和网络模型，例如：对于一个n节点的电力系统，同步发电机节点为i＝1,2,…m，新能源发电节点为i＝m+1,m+2,…m+k，负荷节点为i＝1,2,…n。则该含新能源的电力系统的数学模型为：①同步发电机模型：同步发电机采用经典二阶模型，均匀阻尼，惯性中心坐标下同步发电机的方程为，式中：Mi、Di、Pmi、Pei分别为同步发电机的转子角、角速度偏差、惯性时间常数、阻尼系数、机械功率和电磁功率；d/dt为对时间的导数；E′i、X′di、Vi、为同步发电机的内电势、d轴暂态电抗、端电压幅值和相角；为惯性中心的加速功率。②新能源发电机组模型：将新能源发电机组模型简写为如下的非线性函数，式中Pwi和Qwi为新能源发电机组发出的有功无功功率。③负荷模型：与新能源发电机组模型一样，将负荷模型简写为负荷母线电压的非线性函数，式中Pli和Qli为负荷吸收的有功无功功率。④网络模型：对于无损网络，有以下方程成立，...

【技术保护点】
一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立含新能源的电力系统的数学模型；根据所述数学模型构造电力系统的能量函数，能量函数中的路径相关项采用梯形积分路径近似求解；以及根据所述能量函数求解临界能量，以对所述含新能源的电力系统的暂态稳定性进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种含新能源的电力系统暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立含新能源的电力系统的数学模型；根据所述数学模型构造电力系统的能量函数，能量函数中的路径相关项采用梯形积分路径近似求解；以及根据所述能量函数求解临界能量，以对所述含新能源的电力系统的暂态稳定性进行评估；所述能量函数为：W＝W1+W2＝W1+W21+W22+W23+W24+W25+W26+W27,其中，其中，W为所述能量函数，W1为同步发电机的动能，W21为同步发电机的转子位置势能，W22为负荷有功部分对应的势能，W23为负荷无功部分对应的势能，W24为同步发电机的暂态电抗对应的势能，W25为网络势能，W26和W27分别为新能源发电机的有功...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乾，沈沉，刘锋，何光宇，金小明，
申请(专利权)人：清华大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11