新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，涉及新能源电力系统控制方法技术领域。所述方法包括如下步骤：确定关键模式阻尼比为随机输出变量；采用随机响应面法拟合关键模式阻尼比与随机输入向量，并用Hermite混沌多项式展开；使用基于Hermite混沌多项式展开后的公式监测所述电力系统，一旦监测出电力系统不稳定状态，则建立关于随机输入变量的重调度优化问题；对重调度优化问题进行求解，根据求解的结果得到紧急控制措施并进行实施。所述方法可实时监测新能源电力系统小干扰稳定状态，并且在发生小干扰不稳定时，快速给出紧急控制方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源电力系统控制方法
，尤其涉及一种新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法。
技术介绍
为抑制低频振荡，PSS、FACTS附加阻尼控制器、HVDC附加阻尼控制器等方面有了大量的研究。但是，一旦出现严重的低频振荡现象，由于时间紧迫，很多方法受局限，主要还是靠调度员的经验进行发电机降出力或者减负荷，对振荡的抑制效果与调度员的经验判断正确与否有很大关系。因此一个快速有效的紧急控制方法将具有重要意义。随着新能源的大力发展，环境问题及能源可持续发展等问题得到了缓解，但同时，也为电力系统带来了更多的不确定因素，增加了系统的小干扰不稳定的概率。使得小干扰稳定紧急控制成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种可实时监测新能源电力系统小干扰稳定状态，并且在发生小干扰不稳定时，快速给出紧急控制方案的控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：确定新能源电力系统的随机输入向量，根据随机输入向量确定随机输入向量的分分布特征，确定随机输入向量的相关性，对随机输入向量进行模态分析，确定关键模式阻尼比为随机输出变量；采用随机响应面法拟合关键模式阻尼比与随机输入向量，并用Hermite混沌多项式展开；使用基于Hermite混沌多项式展开后的公式监测所述电力系统，一旦监测出电力系统不稳定状态，则建立关于随机输入变量的重调度优化问题；对重调度优化问题进行求解，根据求解的结果得到紧急控制措施并进行实施。进一步的技术方案在于：所述的随机输入向量包括光照、风速和随机负荷。进一步的技术方案在于：所述的随机输入向量间的相关性由Nataf变换处理。进一步的技术方案在于：所述的采用随机响应面法拟合关键模式阻尼比与随机输入向量，并用Hermite混沌多项式展开表达式如下：式中，ξ为关键模式阻尼比，U代表随机输入变量，为p阶Hermite混沌多项式；当随机输出变量的自由度为q时，p阶Hermite混沌多项式展开的项数为每项的待定系数设为a0，ai1，ai1i2，ai1i2i3，ai1i2,...,in，是独立标准正态随机向量，其与含相关性的随机输入向量X存在一一对应关系，可由Nataf变换进行转换，记为U＝T(X)，式中，T(·)表示Nataf变换。进一步的技术方案在于：所述的使用基于Hermite混沌多项式展开后的公式监测所述电力系统的方法如下：读取具有相关性的随机输入变量的当前值Xt；采用Nataf变换将其转换为独立标准正态随机输入变量Ut＝T(Xt)；将Ut带入Hermite混沌多项式展开，求解相应的随机输出变量ξt；如果ξt＜ξs，则进行模态仿真，计算真实的关键模式阻尼比ξT，其中，ξs是用于监测小干扰不稳定状态的阈值；如果关键模式阻尼比ξT＜0，则确认所述电力系统出现了小干扰不稳定状态。进一步的技术方案在于：所述的一旦监测出电力系统不稳定状态，则建立关于随机输入变量的重调度优化问题的方法如下：目标函数是最小化总代价C，即：minC＝cPVΔPPV+cwgΔPwg+cLΔPL式中，cPV是光伏发电系统降出力的代价系数，cwg是风力发电系统降出力的代价系数，cL是减负荷的代价系数，ΔPPV是光伏出力的变化量，是光照变化的函数：式中，是重调度前光伏系统的光照值，是重调度后光伏系统的虚拟光照值，ΔPwg是风力发电出力的变化量，是风速变化的函数：式中，是重调度前风机受到的风速，是重调度后风机受到的虚拟风速，ΔPL是负荷的变化量是重调度前风机受到的风速，是重调度后风机受到的虚拟风速；约束为维持系统阻尼比不小于ξT，并限制重调度变量在RR内搜索，即：式中，是当新能源电力系统中光伏系统光照为风力发电系统风速为随机负荷为时的关键模式阻尼比大小，重调度变量搜索范围RR由重调度变量的初始值和最小允许值决定；设置该重调度优化问题的参数，求解得到重调度后重调度变量的取值和采用模态分析校验和是否满足关键模式阻尼比不小于ξT，如果满足，则可实施该重调度，否则人工处理。进一步的技术方案在于：所述的重调度变量为：光伏系统、风力发电系统和随机负荷。进一步的技术方案在于：所述的对重调度优化问题进行求解，根据求解的结果得到紧急控制措施并进行实施的方法如下：对于随机负荷，直接将负荷降低至对于光伏系统，调整光伏电池板的角度，使得光伏吸收的光照为对于不能调整光伏电池板角度的光伏系统，将光伏系统并网电池板个数由N0降到NR，使得NR个光伏电池板在下的发电量与N0个光伏电池板在下的发电量相同；对于风力发电，将桨距角由θ0变为θR，使得风力发电系统在θ0和下的发电量与其在θR和下的发电量相同；如果无法调整桨距角，则将风力发电系统并网风机个数由M0降到MR减少并网光伏电池板的个数，使得MR个风机在下的发电量与M0个风机在下的发电量相同。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法根据随机响应面给出的Hermite混沌多项式展开，实时监测电力系统小干扰稳定状态，并且在发生小干扰不稳定时，快速给出紧急控制方案。由于本专利技术基于随机响应面，采用Hermite混沌多项式展开估计新能源电力系统关键模式阻尼比，因此，相比采用模态分析，速度更快，可达到毫秒级估计速度，求取关键模式阻尼比的用时大大减少，从而，本专利技术可以实时监测小干扰稳定状态，以及在发生小干扰不稳定之后的几秒内提供紧急控制措施，在时间和效果上满足小干扰稳定紧急控制实时决策的要求。最后，由于本专利技术的紧急控制方案不含发电机调度，同时光伏出力不含惯性、风机出力调度惯性小，因此，该小干扰紧急控制方案可以迅速得以实施，使得低频振荡得到更快的抑制。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例所述方法的流程图；图2是本专利技术实施例所述方法中监测流程图；图3是本专利技术实施例所述方法中重调度流程图；图4是本专利技术实施例中一种监测系统原理框图；图5是本专利技术实施例监测准确性测试曲线图；图6a-6b是本专利技术实施例监测控制效果图；其中：1、第一母线2、第二母线3、第三母线4、第四母线5、第五母线6、第六母线7、第七母线8、第八母线9、第九母线10、第十母线11、第十一母线。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。总体的，如图1所示，本专利技术实施例公开了一种新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，所述方法包括如下步骤：S101：确定新能源电力系统的随机输入向量，根据随机输入向量确定随机输入向量的分分布特征，确定随机输入向量的相关性，对随机输入向量进行模态分析，确定关键模式阻尼比为随机输出变量；S102：采用随机响应面法拟合关键模式阻尼比与随机输入向量，并用Herm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：确定新能源电力系统的随机输入向量，根据随机输入向量确定随机输入向量的分分布特征，确定随机输入向量的相关性，对随机输入向量进行模态分析，确定关键模式阻尼比为随机输出变量；采用随机响应面法拟合关键模式阻尼比与随机输入向量，并用Hermite混沌多项式展开；使用基于Hermite混沌多项式展开后的公式监测所述电力系统，一旦监测出电力系统不稳定状态，则建立关于随机输入变量的重调度优化问题；对重调度优化问题进行求解，根据求解的结果得到紧急控制措施并进行实施。

【技术特征摘要】
1.一种新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：确定新能源电力系统的随机输入向量，根据随机输入向量确定随机输入向量的分分布特征，确定随机输入向量的相关性，对随机输入向量进行模态分析，确定关键模式阻尼比为随机输出变量；采用随机响应面法拟合关键模式阻尼比与随机输入向量，并用Hermite混沌多项式展开；使用基于Hermite混沌多项式展开后的公式监测所述电力系统，一旦监测出电力系统不稳定状态，则建立关于随机输入变量的重调度优化问题；对重调度优化问题进行求解，根据求解的结果得到紧急控制措施并进行实施。2.如权利要求1所述的新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，其特征在于：所述的随机输入向量包括光照、风速和随机负荷。3.如权利要求1所述的新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，其特征在于：所述的随机输入向量间的相关性由Nataf变换处理。4.如权利要求1所述的新能源电力系统小干扰稳定状态紧急控制方法，其特征在于，所述的采用随机响应面法拟合关键模式阻尼比与随机输入向量，并用Hermite混沌多项式展开表达式如下：ξ=a0Γ0+Σi1=1nai1Γ1(Ui1)+Σi1=1nΣi2=1i1ai1i2Γ2(Ui1,Ui2)+Σi1=1nΣi2=1i1Σi3=1i2ai1i2i3Γ3(Ui1,Ui2,Ui3)+Σi1=1nΣi2=1i1Σi3=1i2Σi4=1i3ai1i2i3i4Γ4(Ui1,Ui2,Ui3,Ui4)+...]]>式中，ξ为关键模式阻尼比，U代表随机输入变量，为p阶Hermite混沌多项式；Γp(Ui1,Ui2,...,Uip)=(-1)pe12UTU∂p∂Ui1∂Ui2...∂Uipe-12UTU,]]>当随机输出变量的自由度为q时，p阶Hermite混沌...

【专利技术属性】
技术研发人员：周一辰，李永刚，于徳水，刘伟东，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13