一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法及装置。方法包括：获取电网动态模型，将电网动态模型中的风电场模型设置为恒功率源后得到电网动态模型的微分代数方程组；在预设故障下，对微分代数方程组进行时域仿真获取终止时域仿真的奇异点；获取微分代数方程组的偏导数矩阵，并计算偏导数矩阵在奇异点处的最小模特征值和偏导数矩阵在奇异点处所对应的左特征向量；确定左特征向量中的有功平衡方程和有功平衡方程对应的元素wk；在预设故障下，对元素wk模值最大的风电场进行切机。本发明专利技术通过奇异点处的左特征向量信息，获得风电场的控制性能参数，选择控制效果最佳的风电场作为实施切机紧急控制的风电场，实现以最小的切机代价保障电网系统稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法及装置
本专利技术涉及电力系统安全控制
，具体涉及一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法及装置。
技术介绍
风电机的特性不同于传统的同步发电机。同步发电机由于内部磁链的存在，暂态过程中常用电势表示，控制电压的能力强。风电机的风电控制功率的能力强，可以通过电力电子装置快速灵活的调节功率，但控制电压的能力弱。电压稳定是大规模风电并网后需要重点关注的问题。当电网发生扰动造成风电场并网点电压跌落时，不具有电压支撑能力的风电机组继续并网运行注入功率，将会影响到电网电压的恢复甚至引起电压失稳，因此需要采取切除风电机组的措施，维持系统电压稳定。大规模风电接入电网的安全稳定控制系统一般通过事先的仿真计算，分析电网在不同预想故障下的稳定性，如果发现由故障导致电网发生暂态电压失稳，则进一步研究切除特定风电场的紧急控制策略，然后将上述控制策略导入安全稳定控制系统中，一旦在线监测到对应故障发生，则触发相应的控制策略，通过切除设定风电场防止暂态电压失稳。因此亟需一种切机方法，选择特定的风电场进行切除，实现以最小的切机代价保障电网系统的稳定。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法及装置，选择控制效果最佳的风电场实施切机，保证电网系统的稳定。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种风电场切机的方法，包括：获取电网动态模型，将所述电网动态模型中的风电场模型设置为恒功率源后得到所述电网动态模型的微分代数方程组；在预设故障下，对所述微分代数方程组进行时域仿真获取终止所述时域仿真的奇异点；获取微分代数方程组的偏导数矩阵，并计算所述偏导数矩阵在所述奇异点处的最小模特征值和所述偏导数矩阵在所述奇异点处所对应的左特征向量；确定所述左特征向量中的有功平衡方程和所述有功平衡方程对应的元素wk；在所述预设故障下，对所述元素wk模值最大的风电场进行切机。其中，所述微分代数方程组为：0＝g(x,y)其中，和0＝g(x,y)分别为微分方程和代数方程；x和y分别为状态变量和代数变量；f和g分别为微分方程和代数方程的映射函数。其中，所述代数方程包括：风电场的功率平衡方程；风电场的功率平衡方程为：其中，式(1)为风电场的有功平衡方程，式(2)为风电场的无功平衡方程，Pwi为风电场i发出的有功功率，Qwi为风电场i发出的无功功率，Ui为风电场i的母线电压幅值，Uj为风电场母线j的电压幅值，θij为母线i与母线j之间的电压相角差，Gij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的实部，Bij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的虚部。其中，所述偏导数矩阵J为：其中，y为代数变量，g为代数方程的映射函数。另一方面，本专利技术还提供了一种风电场切机的装置，包括：设置单元，用于获取电网动态模型，将所述电网动态模型中的风电场模型设置为恒功率源后得到所述电网动态模型的微分代数方程组；仿真单元，用于在预设故障下对所述微分代数方程组进行时域仿真获取终止所述时域仿真的奇异点；计算单元，用于获取微分代数方程组的偏导数矩阵，并计算所述偏导数矩阵在所述奇异点处的最小模特征值和所述偏导数矩阵在所述奇异点处所对应的左特征向量；查询单元，用于确定所述左特征向量中的有功平衡方程和所述有功平衡方程对应的元素wk；切机单元，用于在所述预设故障下，对所述元素wk模值最大的风电场进行切机。其中，所述微分代数方程组为：0＝g(x,y)其中，和0＝g(x,y)分别为微分方程和代数方程；x和y分别为状态变量和代数变量；f和g分别为微分方程和代数方程的映射函数。其中，所述代数方程包括：风电场的功率平衡方程；风电场的功率平衡方程为：其中，式(1)为风电场的有功平衡方程，式(2)为风电场的无功平衡方程，Pwi为风电场i发出的有功功率，Qwi为风电场i发出的无功功率，Ui为风电场i的母线电压幅值，Uj为风电场母线j的电压幅值，θij为母线i与母线j之间的电压相角差，Gij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的实部，Bij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的虚部。其中，所述偏导数矩阵J为：其中，y为代数变量，g为代数方程的映射函数。另一方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；其中，处理器和存储器通过总线完成相互间的通信；处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行上述风电场切机的方法。另一方面，本专利技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述风电场切机的方法。由上述技术方案可知，本专利技术所述的一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法及装置，通过奇异点处的左特征向量信息，获得风电场的控制性能参数，选择控制效果最佳的风电场作为实施切机紧急控制的风电场，实现以最小的切机代价保障电网系统稳定。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是本专利技术实施例提供的一种风电场切机的方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种风电场切机的装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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。本专利技术下述实施例提出了一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法及装置。原理为：根据动力系统稳定性理论，微分代数方程组的轨迹碰到奇异点对应着一种失稳模式，在风电接入电网中对应暂态电压失稳，失稳点处零特征值对应左特征向量反映不同位置的可控性，可用于选择实施切机控制的风电场。本专利技术实施例提供的一种风电场切机的方法，参见图1，该方法具体包括如下步骤：S101：获取电网动态模型，将所述电网动态模型中的风电场模型设置为恒功率源后得到所述电网动态模型的微分代数方程组；在本步骤中，电网动态模型可取自常规电力系统稳定计算所采用的模型，将电网动态模型中的风电场模型替换为恒功率源，此时电网动态模型为微分代数方程组，用下式进行表示：0＝g(x,y)其中，和0＝g(x,y)分别为微分方程和代数方程；x和y分别为状态变量和代数变量；为对时间的一阶微分；f和g分别为微分方程和代数方程的映射函数。其中，代数方程包括风电场的功率平衡方程；风电场的功率平衡方程为：其中，式(1)为风电场的有功平衡方程，式(2)为风电场的无功平衡方程，Pwi为风电场i发出的有功功率，Qwi为风电场i发出的无功功率，Ui为风电场i的母线电压幅值，Uj为风电场母线j的电压幅值，θij为母线i与母线j之间的电压相角差，Gij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的实部，Bij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的虚部。替换后电网动态模型中，风电场的功率平衡方程即常规的潮流方程，可能导致系统轨迹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法，其特征在于，包括：获取电网动态模型，将所述电网动态模型中的风电场模型设置为恒功率源后得到所述电网动态模型的微分代数方程组；在预设故障下，对所述微分代数方程组进行时域仿真获取终止所述时域仿真的奇异点；获取微分代数方程组的偏导数矩阵，并计算所述偏导数矩阵在所述奇异点处的最小模特征值和所述偏导数矩阵在所述奇异点处所对应的左特征向量；确定所述左特征向量中的有功平衡方程和所述有功平衡方程对应的元素wk；在所述预设故障下，对所述元素wk模值最大的风电场进行切机。

【技术特征摘要】
1.一种防止暂态电压失稳的风电场切机的方法，其特征在于，包括：获取电网动态模型，将所述电网动态模型中的风电场模型设置为恒功率源后得到所述电网动态模型的微分代数方程组；在预设故障下，对所述微分代数方程组进行时域仿真获取终止所述时域仿真的奇异点；获取微分代数方程组的偏导数矩阵，并计算所述偏导数矩阵在所述奇异点处的最小模特征值和所述偏导数矩阵在所述奇异点处所对应的左特征向量；确定所述左特征向量中的有功平衡方程和所述有功平衡方程对应的元素wk；在所述预设故障下，对所述元素wk模值最大的风电场进行切机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微分代数方程组为：0＝g(x,y)其中，和0＝g(x,y)分别为微分方程和代数方程；x和y分别为状态变量和代数变量；f和g分别为微分方程和代数方程的映射函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述代数方程包括：风电场的功率平衡方程；风电场的功率平衡方程为：其中，式(1)为风电场的有功平衡方程，式(2)为风电场的无功平衡方程，Pwi为风电场i发出的有功功率，Qwi为风电场i发出的无功功率，Ui为风电场i的母线电压幅值，Uj为风电场母线j的电压幅值，θij为母线i与母线j之间的电压相角差，Gij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的实部，Bij为母线i与母线j间网络导纳矩阵元素的虚部。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述偏导数矩阵J为：其中，y为代数变量，g为代数方程的映射函数。5.一种风电场切机的装置，其特征在于，包括：设置单元，用于获取电网动态模型，将所述电网动态模型中的风电场模型设置为恒功率源后得到所述电网动态模型的微分代数方程组；仿真单元，用于在预设故障下对所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，侯凯元，闵勇，徐兴伟，徐飞，邵广惠，胡伟，夏德明，周莹，
申请(专利权)人：国家电网公司东北分部，清华大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21