一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法技术方案

一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，所述方法首先建立考虑风电和负荷特性的VSC‑HVDC交直流系统模型、考虑风电和负荷特性的交直流连续潮流模型和电压稳定风险指标，然后利用改进的蒙特卡洛仿真方法对不同场景下的风险指标进行计算，得到系统的薄弱点，分析不同风电渗透率下和VSC控制方式下的电压稳定风险。本发明专利技术充分考虑风电随机性和负荷特性对系统电压稳定性的影响，提出了综合电压变化和负荷裕度变化的风险指标，利用这些指标确立系统薄弱区域，通过改变风电渗透率和直流控制参数评估不同场景下的电压风险值，大大提高了电力系统交直流电压稳定风险评估结果的准确性，可为指导系统稳定运行提供参考。

A method of considering the influence of wind power and load characteristics on power system

A method of considering the influence of wind power and load characteristics on power system is proposed. Firstly, VSC \u2011 HVDC system model considering wind power and load characteristics, AC / DC continuous power flow model considering wind power and load characteristics and voltage stability risk index are established. Then, the risk indexes of different scenarios are calculated by using improved Monte Carlo simulation method, and the risk indexes of the system are obtained Weak point, analyze the voltage stability risk under different wind power permeability and VSC control mode. The invention fully considers the influence of wind power randomness and load characteristics on the system voltage stability, puts forward risk indexes of comprehensive voltage change and load margin change, uses these indexes to establish the weak area of the system, evaluates the voltage risk value under different scenarios by changing the wind power permeability and DC control parameters, greatly improves the risk assessment of AC and DC voltage stability of the power system The accuracy of the results can provide a reference for guiding the stable operation of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法
本专利技术涉及一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的交直流电压稳定风险评估方法，属于输配电

技术介绍
随着新能源渗透率的不断提高，电力系统的稳定性受到了各种不确定性因素的影响。近年来我国风电场建设发展迅速，已经有很多投入运行。由于风电场受自然条件影响比较大，具有随机性、间歇性、不确定性的特点，风电的输出功率大小也随着环境的变化而变化，给电力系统的稳定运行、优化调度等都带来了许多问题。因此，考虑风电等不确定性对电力系统的稳定的影响，对于提高电力系统的运行可靠性具有重要的意义。对电力系统电压稳定风险进行评估时，确定性潮流计算并不能计及风电等不确定因素的影响，目前已有研究将风险理论和概率理论相结合研究不确定性因素对电压稳定性的影响。但目前建立的适应于确立系统薄弱区域的风险指标相对单一，并不能全面反映电压稳定的情况，导致评估方法得出的结果不准确，因此综合电压变化和负荷裕度变化建立新的风险指标是确定薄弱区域的关键。传统的连续潮流只考虑了恒功率负荷的变化对电压稳定的影响，而实际的负荷特性比较复杂,单一负荷类型不能满足大规模交直流系统的稳定分析，因此考虑多种负荷特性和不同直流控制参数可以更全面评定对电压稳定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，以提高电力系统交直流电压稳定风险评估结果的准确性。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，所述方法首先建立考虑风电和负荷特性的含VSC-HVDC的交直流系统模型、考虑风电和负荷特性的交直流连续潮流模型和电压稳定风险指标，然后利用改进的蒙特卡洛仿真方法对不同场景下的风险指标进行计算，得到系统的薄弱点，分析不同风电渗透率下和VSC控制方式下的电压稳定风险。上述考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，建立考虑风电和负荷特性的含VSC-HVDC的交直流系统模型的具体方法如下：风电模型服从威布尔分布，负荷模型服从正态分布，发电机考虑功率约束，当PV节点越限时，将节点从PV节点转变为PQ节点，负荷特性采用多项式负荷模型，风电输出功率Pw与风速vw的关系为：式中，vi为切入风速，vo为切出风速，vc为额定风速，PN为风机的额定功率，风电场采用恒功率因数控制，b1、b2分别为比例系数，风机的无功功率Qw为：式中，为功率因数角；上述考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，建立考虑风电和负荷特性的交直流连续潮流模型的具体方法为：建立连续潮流方程：其中，PGi0与QGi0分别表示初始状态下的发电机的有功、无功功率；Pwi与Qwi分别表示风电场注入的有功和无功功率；PLi0和QLi0分别表示节点i的有功负荷和无功负荷；λ表示系统的负荷裕度；kGi、kPLi和kQLi分别表示发电机出力增长比率、有功负荷增长比率和无功负荷增长比率；ap、bp和cp为有功负荷的比例系数，aq、bq和cq为无功负荷的比例系数；U为电压幅值，U0为节点的初始时的电压，P(x)和Q(x)分别为节点i的有功和无功功率；Ps和Qs为换流器与交流系统交换的有功和无功功率。上述考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，所述电压稳定风险指标包括电压灵敏度风险指标、电压崩溃均值风险指标、电压崩溃方差风险指标和负荷裕度风险指标，各指标的定义如下：a.电压灵敏度风险指标Wrisk：其中，N表示抽样次数，i表示节点编号，k表示PV曲线上第k个点，j表示状态编号，U表示电压幅值，λ为负荷裕度，R(Xj)表示该状态下电压的严重程度，m，n为比例系数，e表示自然常数，和分别为节点i的PV曲线上第k个点的电压值和负荷裕度值。b.电压崩溃均值风险指标Uvrisk：其中，B为比例系数，Ek为节点k在系统崩溃时的电压；c.电压崩溃方差风险指标Usrisk：其中，M为比例系数，Dk为节点k在状态j时系统崩溃时的电压方差；d.负荷裕度风险指标其中，λmin为系统出现电压危险时的负荷裕度的最小值，t为比例系数。上述考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，利用改进的蒙特卡洛仿真方法对不同场景下的风险指标进行计算，得到系统的薄弱点，分析不同风电渗透率下和VSC控制方式下的电压稳定风险的具体步骤如下：a.输入系统基础参数，包括节点i的有功和无功功率Pi和Qi、直流变量Di、风电出力参数vi、vi、和vc，令此时抽样次数N＝1；b.通过拉丁超立方方法抽样得到第k次状态的样本值，对样本值进行交直流潮流计算，得到对应状态下的风险指标值；c.令N＝N+1，更新系统抽样状态，校验是否满足收敛精度要求和最大抽样次数要求，若是，则进行下一步，否则返回上一步的计算；d.计算所有状态下的电压稳定风险指标值，进行电压稳定分析，电压灵敏度风险指标、电压崩溃方差风险指标和负荷裕度风险指标的值越大，节点越不稳定，电压崩溃均值风险指标的值越小，节点越不稳定。本专利技术充分考虑风电随机性和负荷特性对系统电压稳定性的影响，提出了综合电压变化和负荷裕度变化的风险指标，利用这些指标确立系统薄弱区域，通过改变风电渗透率和直流控制参数评估不同场景下的电压风险值，大大提高了电力系统交直流电压稳定风险评估结果的准确性，可为指导系统稳定运行提供参考。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详述。图1是VSC交直流系统模型；图2是修改的10节点系统图；图3是电压风险评估流程图；图4是不同VSC控制方式下渗透率与风险指标的关系图；图5是VSC有功参数变化时不同场景下的PV曲线图；图6是VSC无功参数变化时不同场景下的PV曲线图。附图或文中所用符号为：Pw为风电输出功率，vw为风速，vi为切入风速，vo为切出风速，vc为额定风速，PN为风机的额定风速，b1、b2分别为比例系数，Qw为风机的无功功率，为功率因数角，PGi0与QGi0分别表示初始状态下的发电机的有功、无功功率；Pwi与Qwi分别表示风电场注入的有功和无功功率，PLi0和QLi0分别表示节点i的有功负荷和无功负荷；λ表示系统的负荷裕度；kGi、kPLi和kQLi分别表示发电机出力增长比率、有功负荷增长比率和无功负荷增长比率，ap、bp和cp为有功负荷的比例系数，U为电压幅值，U0为节点的初始时的电压，aq、bq和cq为无功负荷的比例系数，P(x)和Q(x)分别为节点i的有功和无功功率；Ps和Qs为换流器与交流系统交换的有功和无功功率，Wrisk为电压灵敏度风险指标，N表示抽样次数，i表示节点编号，k表示PV曲线上第k个点，j表示状态编号，U表示电压幅值，λ为负荷裕度，R(Xj)表示该状态下电压的严重程度，m，n为比例系数，e表示自然常数，和分别为节点i的PV曲线上第k个点的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，其特征是，所述方法首先建立考虑风电和负荷特性的含VSC-HVDC的交直流系统模型、考虑风电和负荷特性的交直流连续潮流模型和电压稳定风险指标，然后利用改进的蒙特卡洛仿真方法对不同场景下的风险指标进行计算，得到系统的薄弱点，分析不同风电渗透率下和VSC控制方式下的电压稳定风险。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，其特征是，所述方法首先建立考虑风电和负荷特性的含VSC-HVDC的交直流系统模型、考虑风电和负荷特性的交直流连续潮流模型和电压稳定风险指标，然后利用改进的蒙特卡洛仿真方法对不同场景下的风险指标进行计算，得到系统的薄弱点，分析不同风电渗透率下和VSC控制方式下的电压稳定风险。


2.根据权利要求1所述的一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，其特征是，建立考虑风电和负荷特性的含VSC-HVDC的交直流系统模型的具体方法如下：
风电模型服从威布尔分布，负荷模型服从正态分布，发电机考虑功率约束，当PV节点越限时，将节点从PV节点转变为PQ节点，负荷特性采用多项式负荷模型，风电输出功率Pw与风速vw的关系为：



式中，vi为切入风速，vo为切出风速，vc为额定风速，PN为风机的额定风速，风电场采用恒功率因数控制，b1、b2分别为比例系数，风机的无功功率Qw为：



式中，为功率因数角；


3.根据权利要求1或2所述的一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法，其特征是，建立考虑风电和负荷特性的交直流连续潮流模型的具体方法为：
建立连续潮流方程：



其中，PGi0与QGi0分别表示初始状态下的发电机的有功、无功功率；Pwi与Qwi分别表示风电场注入的有功和无功功率；PLi0和QLi0分别表示节点i的有功负荷和无功负荷；λ表示系统的负荷裕度；kGi、kPLi和kQLi分别表示发电机出力增长比率、有功负荷增长比率和无功负荷增长比率；ap、bp和cp为有功负荷的比例系数，aq、bq和cq为无功负荷的比例系数；U为电压幅值，U0为节点的初始时的电压，P(x)和Q(x)分别为节点i的有功和无功功率；Ps和Qs为换流器与交流系统交换的有功和无功功率。


4.根据权利要求3所述的一种考虑风电和负荷特性对电力系统影响的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑焕坤，赵丽颖，曾凡斐，韩超超，
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