考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法和装置，现有相关研究主要侧重于含感应电动机的综合负荷模型暂态电压稳定性及含分布式能源的电网建模和仿真分析，但对于含综合能源的城市负荷中心暂态电压稳定特性方面研究相对较少。本发明专利技术针对含光伏、储能、燃机、感应电动机及静态负荷的城市电网，建立含综合能源的广义负荷模型，并解析地求解感应电动机不稳定平衡点滑差，并根据求得的感应电动机不稳定平衡点滑差确定城市电网暂态电压失稳状态。

【技术实现步骤摘要】
考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法和装置
本专利技术属于电力系统
，主要涉及一种考虑综合能源接入的城电网电压失稳判别方法和装置。
技术介绍
随着分布式能源、储能等技术的不断成熟，综合能源接入日渐成为解决城市电网等大型负荷中心用电量需求的重要方案，综合能源的接入改变了城市负荷中心的电压稳定特性，加强对含综合能源的城市电网电压稳定研究十分重要。电网负荷的动态特性对电力系统暂态电压稳定影响较大，作为典型的动态负荷，感应电动机负荷的不稳定滑差能够表征电网暂态电压稳定性，若感应电动机在系统故障切除后滑差增大超过其不稳定滑差，系统将发生暂态失稳，因此感应电动机不稳定滑差可以作为评估系统电压稳定特性的指标之一。现有研究主要侧重于含感应电动机的综合负荷模型暂态电压稳定性及含分布式能源的电网建模和仿真分析，但对于含综合能源的城市负荷中心暂态电压稳定特性方面研究相对较少。如何将光伏、储能、燃机等综合能源模型引入城市电网负荷模型，考虑综合能源对判定城市电网失稳状态的影响，对掌握新型城市电网电压稳定性具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术没有考虑将光伏、储能、燃机等综合能源模型引入城市电网负荷模型，并基于此城市电网负荷模型来判定电网失稳状态的缺陷，提供一种考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法和装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：在一方面，本专利技术提出一种考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，包括以下步骤：建立城市电网系统的广义负荷等值模型，所述广义负荷等值模型基于接入城市电网与电网负荷并联的光伏、储能装置、燃气发电机以及感应电动机、ZIP静态负荷和配网无功补偿，所述光伏、储能、燃机及感应电动机负荷、静态负荷和配网无功补偿均并联连接于母线上，其端电压为并通过系统联络电抗接入到大电网；计算广义负荷等值模型的总负荷功率，包括感应电动机、ZIP静态负荷、燃气发电机、光伏、储能装置的有功功率，还包括感应电动机、ZIP静态负荷、燃气发电机、光伏、储能装置的无功功率以及配网无功补偿；根据广义负荷等值模型的总负荷功率，将暂态过程中感应电动机的端电压表示为感应电动机滑差s的函数，结合故障时感应电动机转矩方程，求解故障后感应电动机的不稳定滑差su以及稳态运行时感应电动机的滑差s0；当感应机的滑差从稳态运行时感应电动机的滑差s0增大到感应电动机的不稳定滑差su，此时即判定电网电压从稳定运行状态变到失稳状态。进一步地，确定燃气发电机的有功功率和无功功率包括以下步骤：采用多项式拟合发电机无功输出特性曲线，所述多项式如下式所示：QG＝k1·UM2+k2·UM+k3+k4·UM-1+k5·UM-2其中QG为发电机无功出力，k1～k5为曲线拟合各项对应的系数；燃气发电机设置为定有功功率输出。再进一步地，稳态运行时的有功出力PG0定为燃气发电机的有功出力。进一步地，光伏有功功率PPV的控制模式包括采用定直流侧电压和定有功功率控制，无功功率QPV的控制模式包括定电压、定无功功率和定功率因数。再进一步地，光伏在有功定功率、无功定功率或定功率因数控制模式下，将光伏稳态运行时输出的有功功率功率和无功功率作为光伏的有功功率和无功功率。进一步地，储能装置的有功控制模式为定功率或定电压模式，无功控制模式包括定功率、定功率因数和定电压控制。再进一步地，将储能装置在定功率控制模式下稳态运行时输出的有功功率功率和无功功率作为储能装置的有功功率和无功功率。进一步地，求解感应电动机的不稳定滑差s具体包括如下步骤：故障时感应电动机转矩包括故障过程中感应电动机的电磁转矩Te和故障过程中感应电动机的机械转矩Tm；故障过程中感应电动机的电磁转矩方程表示如下:其中UM为感应电动机机端电压，s为感应电动机滑差，RS为感应电动机定子电阻，XS为感应电动机定子电抗，XR为感应电动机励磁电抗转子电阻，RR为感应电动机转子电抗，Rt+jXt为虚拟感应电动机戴维南等值阻抗；故障过程中感应电动机的机械转矩方程表示如下:Tm＝Te0[A(1-s)2+B(1-s)+C]其中Te0为稳态运行时感应电动机电磁转矩，ABC为转矩方程常数，且三者满足关系A+B+C＝1；感应电动机不稳定平衡点处Tm＝Te，联立方程暂态过程中感应电动机的端电压表示为感应电动机滑差s的函数、感应电动机的电磁转矩方程和故障过程中感应电动机的机械转矩方程求出两个滑差，其中较大的解为故障后感应电动机的不稳定滑差su，较小的解为稳态运行时感应电动机的滑差s0。再另一个方面，本专利技术提供了考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别装置，包括：广义负荷等值模型建立模块，用于建立城市电网系统的广义负荷等值模型，所述广义负荷等值模型基于接入城市电网与电网负荷并联的光伏、储能装置、燃气发电机以及感应电动机、ZIP静态负荷和配网无功补偿，所述光伏、储能、燃机及感应电动机负荷、静态负荷和配网无功补偿均并联连接于母线上，其端电压为并通过系统联络电抗接入到大电网；总负荷功率计算模块，用于计算广义负荷等值模型的总负荷功率，包括感应电动机、ZIP静态负荷、燃气发电机、光伏、储能装置的有功功率，还包括感应电动机、ZIP静态负荷、燃气发电机、光伏、储能装置的无功功率以及配网无功补偿；感应电动机滑差计算模块，用于根据广义负荷等值模型的总负荷功率，将暂态过程中感应电动机的端电压表示为感应电动机滑差s的函数，结合故障时感应电动机转矩方程，求解故障后感应电动机的不稳定滑差su以及稳态运行时感应电动机的滑差s0；城市电网电压失稳判别模块，用于判别当感应机的滑差从稳态运行时感应电动机的滑差s0增大到感应电动机的不稳定滑差su，此时即判定电网电压从稳定运行状态变到失稳状态。本专利技术所达到的有益效果：1.本专利技术将光伏、储能、燃机等综合能源模型引入城市电网负荷模型，考虑综合能源的影响，计算感应电动机负荷不稳定滑差，并基于该感应电动机不稳定滑差判别城市电网的失稳状态，对掌握新型城市电网电压稳定性具有重要意义；2.本专利技术针对含综合能源的城市电网负荷中心，建立了大电网等值模型，根据感应电动机负荷、静态负荷、光伏、储能和燃机的P-U、Q-U外特性建立了由各类负荷和电源构成的广义负荷模型；3.本专利技术考虑综合能源接入的城市电网广义负荷模型，并基于此模型确定感应电动机不稳定滑差并据此判定城市电网失稳状态，误差较小因此判定结果更加可靠。附图说明图1是本专利技术中城市电网广义负荷等值模型；图2是本专利技术中感应电动机负荷等值模型；图3是本专利技术具体实施例中燃气发电机的无功输出特性曲线；图4是本专利技术具体实施例中感应电动机戴维南等效电路；图5是本专利技术具体实施例考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法流程图；图6是本专利技术具体实施例中用软件搭建的单机无穷大带负荷系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，其特征是，包括以下步骤：/n建立城市电网系统的广义负荷等值模型，所述广义负荷等值模型基于接入城市电网与电网负荷并联的光伏、储能装置、燃气发电机以及感应电动机、ZIP静态负荷和配网无功补偿，所述光伏、储能、燃机及感应电动机负荷、静态负荷和配网无功补偿均并联连接于母线上，其端电压为

【技术特征摘要】
1.考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，其特征是，包括以下步骤：
建立城市电网系统的广义负荷等值模型，所述广义负荷等值模型基于接入城市电网与电网负荷并联的光伏、储能装置、燃气发电机以及感应电动机、ZIP静态负荷和配网无功补偿，所述光伏、储能、燃机及感应电动机负荷、静态负荷和配网无功补偿均并联连接于母线上，其端电压为并通过系统联络电抗接入到大电网；
计算广义负荷等值模型的总负荷功率，包括感应电动机、ZIP静态负荷、燃气发电机、光伏、储能装置的有功功率，还包括感应电动机、ZIP静态负荷、燃气发电机、光伏、储能装置的无功功率以及配网无功补偿；
根据广义负荷等值模型的总负荷功率，将暂态过程中感应电动机的端电压表示为感应电动机滑差s的函数，结合故障时感应电动机转矩方程，求解故障后感应电动机的不稳定滑差su以及稳态运行时感应电动机的滑差s0；
当感应机的滑差从稳态运行时感应电动机的滑差s0增大到感应电动机的不稳定滑差su，此时即判定电网电压从稳定运行状态变到失稳状态。


2.根据权利要求1所述的考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，其特征是，确定燃气发电机的有功功率和无功功率包括以下步骤：
采用多项式拟合发电机无功输出特性曲线，所述多项式如下式所示：
QG＝k1·UM2+k2·UM+k3+k4·UM-1+k5·UM-2
其中QG为发电机无功出力，k1～k5为曲线拟合各项对应的系数；
燃气发电机设置为定有功功率输出。


3.根据权利要求2所述的考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，其特征是，稳态运行时的有功出力PG0定为燃气发电机的有功出力。


4.根据权利要求1所述的考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，其特征是，光伏有功功率PPV的控制模式包括采用定直流侧电压和定有功功率控制，无功功率QPV的控制模式包括定电压、定无功功率和定功率因数。


5.根据权利要求4所述的考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，其特征是，光伏在有功定功率、无功定功率或定功率因数控制模式下，将光伏稳态运行时输出的有功功率功率和无功功率作为光伏的有功功率和无功功率。


6.根据权利要求1所述的考虑综合能源接入的城市电网电压失稳判别方法，其特征是，储能装置的有功控制模式为定功率或定电压模式，无功控制模式包括定功率、定功率因数和定电压控制。


7.根据权利要求6所述的考虑综合能源接入的城市电网电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张再驰，王卫，杨俊炜，王海云，宋方方，陈茜，张志坚，张雨璇，董楠，杨莉萍，李大志，王腾飞，张文朝，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，北京科东电力控制系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11