一种考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，并公开了该方法在计算时所使用的负荷模型与其中的参数计算方法，其中负荷模型的构建方法，包括收集获取网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据、变电站负荷设备构成数据、负荷设备特性数据，然后依据上述收集的数据，分别计算出配电网络等值阻抗、考虑故障穿越特性的等值光伏发电机参数、不考虑故障穿越特性的等值光伏发电机参数、静态负荷模型参数、动态负荷模型参数，依据上述数据得到一般形式的负荷模型，最后输出该负荷模型中的数据。模型中的数据。模型中的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法


[0001]本专利技术涉及电力系统仿真建模
，特别涉及一种考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法。

技术介绍

[0002]随着全球变暖和能源危机的蔓延，分布式电源以其污染少、可靠性高、能源利用率高、安装地点灵活等优点在电网中所占比例日益受到重视，随着接入系统的分布式电源容量逐步增加，其对电力系统的动态和稳态特性的影响也愈专利技术显。其中光伏电池因具有重量轻、无旋转部件、成本低、无污染、适用范围广、使用安全等特点而被广泛应用于小型和大型发电系统中。
[0003]据统计2021年江苏电网光伏装机达到8GW，安徽电网光伏装机达到11GW，随着光伏出力的不断增大以及光伏渗透率的不断提高，将对电网的安全稳定运行产生巨大影响，特别是在电网出现故障时光伏电站的突然脱网会进一步恶化电网的运行状态，带来更加严重的后果，这一问题在光伏发电的规模化发展中已经频繁出现。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，能够提在分布式光伏发电机占比较高的电力系统中，依然能获得较高的仿真计算的可信度。
[0005]本专利技术还提出一种具有上述区分分布式光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法的负荷模型构建方法。
[0006]根据本专利技术的第一方面实施例的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]获取网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据、变电站负荷设备构成数据、负荷设备物理机理特性数据；
[0008]依据网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据以及变电站的用电负荷数据，计算含分布式光伏发电系统的负荷站点的配电网络等值阻抗；
[0009]依据考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电系统模型参数；
[0010]依据未考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算未考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电系统模型参数；
[0011]依据负荷站点供配电区域的用电负荷数据，计算负荷站点供配电区域的静态负荷等值参数；
[0012]依据负荷站点供配电区域的用电负荷数据，计算负荷站点供配电区域的动态负荷等值参数；
[0013]依据感应电动机的物理机理特性将变电站配供电区域的所有电动机等效为单机
等值模型并计算其电气参数；
[0014]依据无功功率平衡计算变电站配供电区域的无功补偿。
[0015]根据本专利技术实施例的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，至少具有如下有益效果：利用在传统综合负荷模型增加包含考虑故障穿越特性的光伏发电机与不考虑故障穿越特性的光伏发电机，来模拟变电站配供电区域中所有光伏发电站对电网的影响，并根据这种模型的特性，利用网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据以及变电站的用电负荷数据，计算出含分布式光伏发电系统的负荷站点的配电网络等值阻抗、考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机的系统模型参数、不考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机的系统模型参数。这种做法能够在分布式光伏发电机占比较高的供电区域中，得到精确度较高的仿真结果。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述负荷模型，是在考虑配电网络的综合负荷模型(SLM)的虚拟母线上增加一个考虑故障穿越特性的等值光伏发电机和一个不考虑故障穿越特性的等值光伏发电机实现的。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述基于负荷站点供配电区域的用电负荷数据，计算负荷站点供配电区域的静态负荷等值参数的步骤，还包括：
[0018]建立多项式负荷模型；
[0019]计算总体定子绕组铜耗∑Pcu1、等值电动机的额定滑差Sn和等值惯性时间常数H；
[0020]计算等值电动机模型的定子电阻RS、定子漏抗XS、转子电阻Rr、转子漏抗Xr和激磁电抗Xm；。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述根据无功功率平衡计算变电站配供电区域的无功补偿的步骤，具体包括：
[0022]获取考虑故障穿越特性的光伏电机的无功出力；
[0023]获取不考虑故障穿越特性的光伏电机的无功出力；
[0024]计算高压变电站配供电区域的无功补偿。。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述依据网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据以及变电站的用电负荷数据，计算含分布式光伏发电系统的负荷站点的配电网络等值阻抗的步骤，具体包括：
[0026][0027]其中，Z
D
表示配电网络等值阻抗；P
h
表示配电线路或变压器h送端的有功功率，Q
h
表示配电线路或变压器h送端的无功功率，U
h
表示配电线路或变压器h送端的母线电压，Z
h
表示配电线路或变压器h的阻抗，I
L,k
表示第k条负荷支路电流，I
PV1,i
表示考虑低电压穿越特性的光伏发电机i输出电流，I
PV2,j
表示未考虑低电压穿越特性的光伏发电机j输出电流，f为配电线路或变压器母线数量，l为负荷支路数量，m为考虑低电压穿越特性的分布式光伏发电机数量，n为未考虑低电压穿越特性的分布式光伏发电机数量。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述依据考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电系统模型参数的步骤，具体包括：
[0029]获取各个光伏发电机的有功出力并求和：
[0030][0031]m为高压负荷节点下面包含的考虑故障穿越特性的光伏发电机个数，P
PV1,i
为各个光伏发电机i(i＝1，
……
，m)的有功出力，P
PV1
为所有考虑故障穿越特性的光伏发电机的实际有功出力之和；
[0032]计算各个考虑故障穿越特性的光伏发电机的有功出力占压负荷节点所供配电区域下面所有考虑故障穿越特性的光伏发电机的有功出力的百分比N
1,i
：
[0033]N
1，i
＝P
PV1，i
/P
PV1 i＝1,...,m；
[0034]计算考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电机的控制参数采用每个考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机的有功出力PPV1,i占所述考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机有功出力之和PPV1的百分比N1,i为加权因子进行综合:
[0035][0036]式中，K
PV1，i
为预先设置的考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机i的控制参数，K
PV1
为考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电机的模型聚合参数值。
[0037]根据本专利技术的一些实施例，所述依据未考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算未考虑故障穿越特性的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：获取网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据、变电站负荷设备构成数据、负荷设备物理机理特性数据；依据网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据以及变电站的用电负荷数据，计算含分布式光伏发电系统的负荷站点的配电网络等值阻抗；依据考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电系统模型参数；依据未考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算未考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电系统模型参数；依据负荷站点供配电区域的用电负荷数据，计算负荷站点供配电区域的静态负荷等值参数；依据负荷站点供配电区域的用电负荷数据，计算负荷站点供配电区域的动态负荷等值参数；依据感应电动机的物理机理特性将变电站配供电区域的所有电动机等效为单机等值模型并计算其电气参数；依据无功功率平衡计算变电站配供电区域的无功补偿。2.根据权利要求1所述的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，所述负荷模型，是在考虑配电网络的综合负荷模型的虚拟母线上增加一个考虑故障穿越特性的等值光伏发电机和一个不考虑故障穿越特性的等值光伏发电机。3.根据权利要求1所述的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，所述基于负荷站点供配电区域的用电负荷数据，计算负荷站点供配电区域的静态负荷等值参数的步骤，还包括：建立多项式负荷模型；计算总体定子绕组铜耗∑P
cu1
、等值电动机的额定滑差S
n
和等值惯性时间常数H；计算等值电动机模型的定子电阻R
S
、定子漏抗X
S
、转子电阻R
r
、转子漏抗X
r
和激磁电抗X
m
。4.根据权利要求1所述的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，所述根据无功功率平衡计算变电站配供电区域的无功补偿的步骤，具体包括：获取考虑故障穿越特性的光伏电机的无功出力；获取不考虑故障穿越特性的光伏电机的无功出力；计算高压变电站配供电区域的无功补偿。5.根据权利要求1所述的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，所述依据网络拓扑数据、分布式光伏发电系统数据以及变电站的用电负荷数据，计算含分布式光伏发电系统的负荷站点的配电网络等值阻抗的步骤，具体包括：其中，Z
D
表示配电网络等值阻抗；P
h
表示配电线路或变压器h送端的有功功率，Q
h
表示配
电线路或变压器h送端的无功功率，U
h
表示配电线路或变压器h送端的母线电压，Z
h
表示配电线路或变压器h的阻抗，I
L,k
表示第k条负荷支路电流，I
PV1,i
表示考虑低电压穿越特性的光伏发电机i输出电流，I
PV2,j
表示未考虑低电压穿越特性的光伏发电机j输出电流，f为配电线路或变压器母线数量，l为负荷支路数量，m为考虑低电压穿越特性的分布式光伏发电机数量，n为未考虑低电压穿越特性的分布式光伏发电机数量。6.根据权利要求1所述的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，所述依据考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电系统模型参数的步骤，具体包括：获取各个光伏发电机的有功出力并求和：m为高压负荷节点下面包含的考虑故障穿越特性的光伏发电机个数，P
PV1,i
为各个光伏发电机i(i＝1，
……
，m)的有功出力，P
PV1
为所有考虑故障穿越特性的光伏发电机的实际有功出力之和；计算各个考虑故障穿越特性的光伏发电机的有功出力占压负荷节点所供配电区域下面所有考虑故障穿越特性的光伏发电机的有功出力的百分比N
1,i
：N
1，i
＝P
PV1，i
/P
PV1 i＝1,...,m；计算考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电机的控制参数采用每个考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机的有功出力PPV1,i占所述考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机有功出力之和PPV1的百分比N1,i为加权因子进行综合:式中，K
PV1，i
为预先设置的考虑故障穿越特性的分布式光伏发电机i的控制参数，K
PV1
为考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电机的模型聚合参数值。7.根据权利要求1所述的考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法，其特征在于，所述依据未考虑故障穿越特性的分布式光伏发电系统的物理机理特性，计算未考虑故障穿越特性的等值分布式光伏发电系统模型参数的步骤，具体包括：设n为高压负荷节点下面包含的未考虑故障穿越特性的光伏发电机个数，获取各个光伏发电机j(i＝1,
……
,n)的有功出力P
PV2,j
，则高压负荷节点下面所有未考虑故障穿越特性的光伏发电机的实际有功出力P

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，潘晓杰，赵兵，徐友平，肖昌育，党杰，邵德军，骆攀登，郝杰，程势高，贾琦，郭强，安宁，仲悟之，徐式蕴，张三洪，边宏宇，张慕婕，褚晓杰，罗红梅，张鑫，李慧玲，刘丽平，张子岩，习工伟，邹运，贾俊川，吕晨，王安斯，马全，吴萍，王歆，黄东敏，郑帅飞，樊明鉴，张书瑀，郭得扬，毕经天，陈露洁，
申请(专利权)人：国家电网公司华中分部，
类型：发明
国别省市：