一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法技术

本发明专利技术涉及一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法，包括以下步骤：1)基于留数和灵敏度的关系，提出电力系统概率灵敏度指标；2)根据概率灵敏度指标，确定与系统机电模式强相关的发电机组，拟选配置落点方案；3)基于两质量模块轴系模型，构建双馈风电机组传动系统模型；4)采用特征根分析和动态时域仿真分析，对比分析风电两种配置方案：“增加”和“替换”对系统振荡特性的影响，并根据计算结果得出风电落点优化配置方案。本发明专利技术为大规模风电场落点规划以及分析风电入网后系统低频振荡特性提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法
本专利技术属于新能源发电技术中的风电并网
，具体涉及一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法。
技术介绍
风能以其所具有的缓解能源危机、保护环境、促进能源和环境可持续发展等方面的优势而受到世界各国的高度重视。大规模的风电入网与电力系统联网运行，对系统的稳定性存在积极和消极的影响，特别是小干扰稳定问题。研究表明，大容量风电机组并网点对电力系统的影响不容忽视，因此研究风电机组尤其是目前广泛应用的双馈风电机组落点配置方案是一个重要课题。由于风电机组的入网，系统会发生结构和潮流变化，对风电落点配置方案展开研究，不仅对解析风电并网后系统稳定运行特性具有重要意义，而且还可以为提高互联系统中新能源利用消纳能力提供新思路和新方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法，用于解决现有缺少研究风电机组落点配置的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法，步骤如下：S1，根据电力系统状态矩阵留数和电力系统多运行方式，构造电力系统的概率灵敏度指标。S1.1，根据电力系统的系统状态矩阵方程，计算电力系统的留数矩阵；具体步骤为，S1.1.1，获取电力系统的状态矩阵：其中，X为微分方程组中描述系统动态特性的状态变量；Y为代数方程组中系统的输入向量；A为系统状态矩阵；B为中间状态矩阵；C为输出状态矩阵；Z为系统中间状态变量；S1.1.2，根据步骤S1.1.1，得到电力系统的第k个模式对应的留数矩阵：其中，Wk为电力系统第k个模式的左特征向量；Uk为电力系统第k个模式的右特征向量；且WkUk＝1。S1.1.3，考虑电力系统闭环控制器，得到电力系统的留数矩阵：其中，λk为电力系统第k个模式的特征值；q为控制器参数；Wk为电力系统第k个模式的左特征向量；Uk为电力系统第k个模式的右特征向量；F(λk,q)为控制器传递函数；C为输出状态矩阵。S1.2，考虑电力系统多运行方式，得出电力系统的特征值实部和阻尼比对第m个发电机的概率灵敏度指标；其中，αk'为扩展实部；为第m个控制器参数对αk'的灵敏度；ξk'为扩展阻尼比；为第m个控制器参数对ξk'的灵敏度；为实部均值；为阻尼比均值；为实部标准差；为阻尼比标准差；Gm为控制器增益参数。S2，基于两质量模块轴系模型，构建完整双馈风电机组DFIG的模型：式中：Ls为定子自感；Lr为转子自感；Lm为定转子互感；rs为定子电阻；rr为转子电阻；xs为定子电抗；xs'为定子暂态电抗；eds'是暂态电势的d轴分量；eqs'是暂态电势的q轴分量；T0'是转子时间常数；ids是定子电流的d轴分量；iqs是定子电流的q轴分量；ωs是发电机同步转速；sr是转子转差率；vds是定子电压的d轴分量；vqs是定子电压的q轴分量；vdr是转子电压的d轴分量；vqr是转子电压的q轴分量；S3，根据步骤S1的概率灵敏度指标，获得电力系统中风电落点的参考点：选择电力系统中灵敏度指标值大的发电机组作为风电落点的参考点。电力系统的传递函数为：式中：KPSS为电力系统稳定器PSS增益；T1、T2、T3和T4为超前-滞后时间常数；Tw为隔直环节的时间常数。S4，根据步骤S3，给定风电的配置方案：所述配置方案为两种，一种是在电力系统参考点增加风电，一种是在电力系统参考点替换原发电机组。S5，基于概率灵敏度指标，采用特征根分析和动态时域仿真方法，分别研究两种配置方案下电力系统的低频振荡特性，并选择电力系统小干扰稳定性高的配置方案。本专利技术的有益效果是，在概率灵敏度指标的基础上，获得电力系统中风电场的并网点的参考位置，并通过仿真和特征根分析，选择使得电力系统小干扰性能更稳定的配置方案作为风电场并入电网的方案，为系统风电场落点入网规划与设计提供了理论依据，对全面而系统的分析风电入网后系统低频振荡特性具有积极意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术λ,ΔPa和ΔΩ关系图。图2为本专利技术某一特征值的概率密度分布图。图3为本专利技术理想特征根分布区域。图4为本专利技术WSCC3机9节点系统。图5为本专利技术一个算例系统特征根的概率密度分布图。图6为本专利技术系统“增加”和“替换”风电机组示意图。图7为本专利技术随DFIG出力增加系统阻尼比变化轨迹。图8为本专利技术不同工况下发电机G3的功角曲线。具体实施方式下面将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付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。一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法，步骤如下：S1，根据电力系统状态矩阵留数和电力系统多运行方式，构造电力系统的概率灵敏度指标。S1.1，根据电力系统的系统状态矩阵方程，计算电力系统的留数矩阵；具体步骤为，S1.1.1，获取电力系统的状态矩阵：其中，X为微分方程组中描述系统动态特性的状态变量；Y为代数方程组中系统的输入向量；A为系统状态矩阵；B为中间状态矩阵；C为输出状态矩阵；Z为系统中间状态变量。S1.1.2，根据步骤S1.1.1，得到电力系统的第k个模式对应的留数矩阵：其中，Wk为电力系统第k个模式的左特征向量；Uk为电力系统第k个模式的右特征向量；且WkUk＝1。S1.1.3，考虑电力系统闭环控制器，得到电力系统的留数矩阵：其中，λk为电力系统第k个模式的特征值；q为控制器参数；Wk为电力系统第k个模式的左特征向量；Uk为电力系统第k个模式的右特征向量；F(λk,q)为控制器传递函数；C为输出状态矩阵。S1.2，考虑电力系统多运行方式，得出电力系统的特征值实部和阻尼比对第m个发电机的概率灵敏度指标；其中，αk'为扩展实部；为第m个控制器参数对αk'的灵敏度；ξk'为扩展阻尼比；为第m个控制器参数对ξk'的灵敏度；为实部均值；为阻尼比均值；为实部标准差；为阻尼比标准差；Gm为控制器增益参数。S2，基于两质量模块轴系模型，构建完整双馈风电机组DFIG的模型：式中：Ls为定子自感；Lr为转子自感；Lm为定转子互感；rs为定子电阻；rr为转子电阻；xs为定子电抗；xs'为定子暂态电抗；eds'是暂态电势的d轴分量；eqs'是暂态电势的q轴分量；T0'是转子时间常数；ids是定子电流的d轴分量；iqs是定子电流的q轴分量；ωs是发电机同步转速；sr是转子转差率；vds是定子电压的d轴分量；vqs是定子电压的q轴分量；vdr是转子电压的d轴分量；vqr是转子电压的q轴分量；S3，根据步骤S1的概率灵敏度指标，获得电力系统中风电落点的参考点：选择电力系统中灵敏度指标值大的发电机组作为风电落点的参考点。电力系统的传递函数为：式中：KPSS为电力系统稳定器PSS增益；T1、T2、T3和T4为超前-滞后时间常数；Tw为隔直环节的时间常数。S4，根据步骤S3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法，其特征在于，步骤如下：S1，根据电力系统状态矩阵留数和电力系统多运行方式，构造电力系统的概率灵敏度指标；S2，基于两质量模块轴系模型，构建完整双馈风电机组DFIG的模型:

【技术特征摘要】
1.一种基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法，其特征在于，步骤如下：S1，根据电力系统状态矩阵留数和电力系统多运行方式，构造电力系统的概率灵敏度指标；S2，基于两质量模块轴系模型，构建完整双馈风电机组DFIG的模型:式中：Ls为定子自感；Lr为转子自感；Lm为定转子互感；rs为定子电阻；rr为转子电阻；xs为定子电抗；xs'为定子暂态电抗；eds'是暂态电势的d轴分量；eqs'是暂态电势的q轴分量；T0'是转子时间常数；ids是定子电流的d轴分量；iqs是定子电流的q轴分量；ωs是发电机同步转速；sr是转子转差率；vds是定子电压的d轴分量；vqs是定子电压的q轴分量；vdr是转子电压的d轴分量；vqr是转子电压的q轴分量；S3，根据步骤S1的概率灵敏度指标，获得电力系统中风电落点的参考点；选择电力系统中灵敏度指标值大的发电机组作为风电落点的参考点；S4，根据步骤S3，给定风电的配置方案；所述配置方案为两种，一种是在电力系统参考点增加风电，一种是在电力系统参考点替换原发电机组；S5，基于概率灵敏度指标，采用特征根分析和动态时域仿真方法，分别研究两种配置方案下电力系统的低频振荡特性，并选择电力系统小干扰稳定性高的配置方案。2.根据权利要求1所述的基于概率灵敏度指标的风电落点配置方法，其特征在于：在步骤S1中，具体步骤为，S1.1，根据电力系统的系统状态矩阵方程，计算电力系统的留数矩阵:其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：和萍，杨小亮，金楠，李从善，陶玉昆，李凯章，王浩，和艳萍，蔺小楠，朱瀚光，杨倩，李若铭，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41