一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法技术方案

一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，建立不同新能源渗透率的三送出电力系统场景及不同直流输送能力的三送出电力系统场景；计算三送出电力系统中各个子系统的输入

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法


[0001]本专利技术属于新能源发电
，涉及一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法。

技术介绍

[0002]新能源发电机组与传统同步发电机组动态特性上有着显著区别，随着新能源并网的比例逐步提高，电网运行特性将发生较大改变，导致电网稳定特性机理的分析更为复杂。并且我国风能、太阳能等新能源资源与负荷中心的分布格局又决定了必须要通过高压直流输电来实现新能源电力的输送。高压直流输电系统当发生直流闭锁、换相失败等故障时，换流站与电网间的大幅无功波动会引发剧烈的暂态电压变化。新能源发电与直流输电的快速发展使得送出侧电网呈现新能源渗透率高、外送直流数量多的特点，逐渐形成含高比例新能源的多送出电力系统，这对送出侧电网稳定性带来了严峻挑战，因此亟需提出一种能够评估新能源渗透率、高压直流系统输送能力与暂态电压稳定性间耦合关系的方法。
[0003]目前，对电力系统暂态电压稳定性的研究方法主要有扩展等面积法、暂态函数能量法、时域仿真法等。在现有技术中，对于系统暂态电压稳定性的分析大都分别单独考虑新能源渗透率与直流系统输送能力对电压暂态的影响，缺乏新能源渗透率、直流输送能力与暂态电压稳定性间耦合关系的分析。并且随着高压直流系统的快速发展，直流送出系统大多存在多条直流外送通道，现有技术体现多条外送直流对系统暂态电压稳定性的分析还较为模糊。含高比例新能源的多送出电力系统在遭受干扰后可能会处于不安全运行状态与故障状态，如何评估含高比例新能源的多送出电力系统在遭受干扰后的故障状态边界也是暂态电压稳定性分析的一个重要目标。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，以解决含高比例新能源的多送出电力系统暂态电压稳定性评估问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：建立不同新能源渗透率的三送出电力系统场景及不同直流输送能力的三送出电力系统场景；
[0008]步骤二：计算三送出电力系统中各个子系统的输入
‑
输出稳定属性；
[0009]步骤三：根据子系统输入
‑
输出稳定属性，计算互联系统稳定判据；
[0010]步骤四：根据互联系统稳定判据，得到反映互联系统电压稳定性的量化评估指标，反映互联系统电压稳定性的量化评估指标包括稳定性量化评估指标和安全性量化评估指标；根据稳定性量化评估指标对电力系统暂态电压稳定性进行评估，判断电力系统是否稳定；根据安全性量化评估指标对电力系统暂态电压安全性进行评估，判断电力系统是否运行在安全范围。
[0011]进一步的，建立不同新能源渗透率的三送出电力系统场景的过程为：保持三送出电力系统总发电出力不变，改变新能源机组发电出力，从而实现新能源渗透率的改变，得到不同新能源渗透率的三送出电力系统场景。
[0012]进一步的，新能源渗透率通过下式计算：
[0013][0014]进一步的，建立不同直流输送能力的三送出电力系统场景的方法：三送出电力系统包括第一交流系统、第二交流系统与第三交流系统，保持第一固定电动势串联等值阻抗、第二固定电动势串联等值阻抗、第三固定电动势串联等值阻抗、连接第二交流系统与第三交流系统的等值阻抗以及连接第三交流系统与第一交流系统的等值阻抗不变，改变连接第一交流系统与第二交流系统的等值阻抗，得到不同直流输送能力的三送出电力系统场景。
[0015]进一步的，步骤二中，各个子系统的输入
‑
输出稳定属性包括子系统输入
‑
输出增益γ
IOS
和反映输入输出增益偏差的量
[0016]进一步的，子系统输入
‑
输出增益γ
IOS
通过下式计算：
[0017]第1步，根据子系统的数学模型选择状态变量x和输出y，同步发电机、新能源机组选取机端电压的标幺值作为输出，负荷选取端电流的标幺值作为输出；
[0018]第2步，给定子系统的安全稳定约束；
[0019]第3步，确定输入信号u，固定子系统的初始状态x0，利用仿真方法得到输出y；给定输入范围为[0,a1]，第一个输入
‑
输出稳定属性γ
1IOS
通过下式近似估计：
[0020][0021]第4步，通过在[a1,a2]注入输入信号，根据第一个线性增益函数的终点[a1,b1]，第二个输入
‑
输出稳定属性γ
2IOS
估计为：
[0022][0023]d2＝b1‑
a1l2[0024]其中，b1＝l1a1，b1为第一个渐进增益函数终点的纵坐标，a1为第一个渐进增益函数终点的横坐标，l1为第1个渐进增益函数的斜率；
[0025]第5步，通过在[a
i
‑1,a
i
]注入输入信号，根据上一个线性增益函数的终点[a
i
‑1,b
i
‑1]，得到不同输入下所有的γ
iIOS
估计为：
[0026][0027]d
i
＝b
i
‑1‑
a
i
‑1l
i
[0028]其中，b
i
‑1＝l
i
‑1a
i
‑1+d
i
‑1，b
i
‑1为第i
‑
1个渐进增益函数终点的纵坐标，d
i
‑1为第i
‑
1个渐进增益函数的偏差值，l
i
‑1为第i
‑
1个渐进增益函数的斜率，l
i
为第i个渐进增益函数的
斜率；
[0029]第6步，步骤5中得到最大的γ
iIOS
为子系统输入
‑
输出稳定属性γ
IOS
。
[0030]进一步的，互联系统稳定判据包括下式：
[0031]ρ(G
IOS
)<1
[0032]Z(I
d
‑
G
IOS
)
‑1(α
0IOS
|x0|+Γ
IOS
·
d)+d≤τ
[0033]式中，ρ(G
IOS
)表示小增益矩阵G
IOS
的谱半径，G
IOS
表示小增益矩阵；
[0034]Z为各个子系统间的输入
‑
输出连接矩阵，I
d
为单位阵，α
0IOS
为反映输入输出增益偏差的量，0为初始状态，Γ
IOS
为输入/输出增益矩阵，d为渐进增益偏差，τ为系统局部输入范围。
[0035]进一步的，稳定性量化评估指标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立不同新能源渗透率的三送出电力系统场景及不同直流输送能力的三送出电力系统场景；步骤二：计算三送出电力系统中各个子系统的输入
‑
输出稳定属性；步骤三：根据子系统输入
‑
输出稳定属性，计算互联系统稳定判据；步骤四：根据互联系统稳定判据，得到反映互联系统电压稳定性的量化评估指标，反映互联系统电压稳定性的量化评估指标包括稳定性量化评估指标和安全性量化评估指标；根据稳定性量化评估指标对电力系统暂态电压稳定性进行评估，判断电力系统是否稳定；根据安全性量化评估指标对电力系统暂态电压安全性进行评估，判断电力系统是否运行在安全范围。2.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，其特征在于，建立不同新能源渗透率的三送出电力系统场景的过程为：保持三送出电力系统总发电出力不变，改变新能源机组发电出力，从而实现新能源渗透率的改变，得到不同新能源渗透率的三送出电力系统场景。3.根据权利要求2所述的一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，其特征在于，新能源渗透率通过下式计算：4.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，其特征在于，建立不同直流输送能力的三送出电力系统场景的方法：三送出电力系统包括第一交流系统、第二交流系统与第三交流系统，保持第一固定电动势串联等值阻抗、第二固定电动势串联等值阻抗、第三固定电动势串联等值阻抗、连接第二交流系统与第三交流系统的等值阻抗以及连接第三交流系统与第一交流系统的等值阻抗不变，改变连接第一交流系统与第二交流系统的等值阻抗，得到不同直流输送能力的三送出电力系统场景。5.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，其特征在于，步骤二中，各个子系统的输入
‑
输出稳定属性包括子系统输入
‑
输出增益γ
IOS
和反映输入输出增益偏差的量6.根据权利要求5所述的一种电力系统暂态电压稳定性的评估方法，其特征在于，子系统输入
‑
输出增益γ
IOS
通过下式计算：第1步，根据子系统的数学模型选择状态变量x和输出y，同步发电机、新能源机组选取机端电压的标幺值作为输出，负荷选取端电流的标幺值作为输出；第2步，给定子系统的安全稳定约束；第3步，确定输入信号u，固定子系统的初始状态x0，利用仿真方法得到输出y；给定输入范围为[0,a1]，第一个输入
‑
输出稳定属性γ
1IOS
通过下式近似估计：第4步，通过在[a1,a2]注入输入信号，根据第一个线性增益函数的终点[a1,b1]，第二个
输入
‑
输出稳定属性γ
2IOS<...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦博宇，王明杰，张钢，
申请(专利权)人：国家电网有限公司西北分部，
类型：发明
国别省市：