含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法及系统，属于地磁暴与电力系统稳定性研究的交叉领域。本发明专利技术将感应地电场样本引起的变压器无功损耗作为负荷施加到电力系统中，引起节点电压变化，从而将地磁扰动与系统的小扰动稳定性联系到一起，用于地磁暴对电网安全影响的评估；通过构建电压灵敏度和阻尼比灵敏度的联合灵敏度特征空间对小电阻安装位置进行优化，能有效预防发生地磁扰动时的小扰动失稳事故的发生。动时的小扰动失稳事故的发生。动时的小扰动失稳事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及地磁暴与电力系统稳定性研究的交叉领域，特别是涉及一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法及系统。

技术介绍

[0002]发生地磁扰动(Geomagnetic disturbance，GMD)时，变化的地磁场在地表感生出地电场。处于不同地理位置的变压器接地点之间存在电位差，通过输电线路形成通路，进而产生GIC(Geomagnetical induced current，地磁感应电流)。作为一种准直流，GIC流过变压器引起半波饱和，无功损耗Q
GIC
增加。电网中存在的大量变压器使Q
GIC
的总量很大，将其作为一种无功负荷施加到系统中将引起系统潮流分布的变化。
[0003]Q
GIC
对电力系统最直接的影响是导致节点电压的波动，但对于地磁扰动强度较弱、电网结构更加复杂且处于重负荷稳定极限状态下的中低纬度地区电网，有功/功角和无功/电压具有耦合作用，并且电力系统的小扰动稳定性(Small signal stability,SSS)受到扰动前有功/无功潮流的影响。Q
GIC
将GMDs与系统SSS联系在一起。因此，地磁暴引起的Q
GIC
成为诱发小扰动失稳的潜在威胁，但目前尚未对GMD对系统SSS影响及防灾治理进行研究。
[0004]随着以新能源为主题的新型电力系统建设，以风电为主的新能源比例快速增加。随着风电比例的增加，发生地磁扰动时，含风电的混合系统抗地磁扰动的能力是否会发生变化尚未得到研究。此外，风电的加入是否会对小电阻治理装置的安装位置产生影响也有待进一步研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法及系统，通过将Q
GIC
作为桥梁，将地磁扰动与系统的小扰动稳定性联系到一起，用于地磁暴对电网安全影响的评估，基于电压/阻尼比联合灵敏度场景研究小电阻治理装置的优化配置，能有效预防发生地磁扰动时的小扰动失稳事故的发生。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法，包括：
[0008]基于地磁扰动数据，构建感应地电场的随机模糊模型；
[0009]根据所述随机模糊模型，通过随机模糊模拟和逆变换方法获得感应地电场样本；
[0010]将感应地电场样本引起的变压器无功损耗作为负荷施加到电力系统中，引起节点电压变化，从而构建电压灵敏度和阻尼比灵敏度的联合灵敏度特征空间；
[0011]在所述联合灵敏度特征空间中聚类得到多个联合灵敏度场景，并将每个联合灵敏度场景映射到感应地电场空间，获得多个感应地电场灵敏度场景；多个感应地电场灵敏度场景对应多个小电阻不同安装位置的变电站；
[0012]利用感应地电场灵敏度场景的联合灵敏度对安装小电阻的变电站进行预筛选；
[0013]建立用于优化小电阻安装位置的目标函数；
[0014]基于多个感应地电场灵敏度场景和预筛选的变电站，采用二进制编码遗传算法求解所述目标函数，获得最优的小电阻安装位置。
[0015]一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置系统，包括：
[0016]随机模糊模型构建模块，用于基于地磁扰动数据，构建感应地电场的随机模糊模型；
[0017]样本获取模块，用于根据所述随机模糊模型，通过随机模糊模拟和逆变换方法获得感应地电场样本；
[0018]联合灵敏度特征空间构建模块，用于将感应地电场样本引起的变压器无功损耗作为负荷施加到电力系统中，引起节点电压变化，从而构建电压灵敏度和阻尼比灵敏度的联合灵敏度特征空间；
[0019]场景获得模块，用于在所述联合灵敏度特征空间中聚类得到多个联合灵敏度场景，并将每个联合灵敏度场景映射到感应地电场空间，获得多个感应地电场灵敏度场景；多个感应地电场灵敏度场景对应多个小电阻不同安装位置的变电站；
[0020]预筛选模块，用于利用感应地电场灵敏度场景的联合灵敏度对安装小电阻的变电站进行预筛选；
[0021]目标函数建立模块，建立用于优化小电阻安装位置的目标函数；
[0022]优化模块，用于基于多个感应地电场灵敏度场景和预筛选的变电站，采用二进制编码遗传算法求解所述目标函数，获得最优的小电阻安装位置。
[0023]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0024]本专利技术公开一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法及系统，将感应地电场样本引起的变压器无功损耗作为负荷施加到电力系统中，引起节点电压变化，从而将地磁扰动与系统的小扰动稳定性联系到一起，用于地磁暴对电网安全影响的评估；通过构建电压灵敏度和阻尼比灵敏度的联合灵敏度特征空间对小电阻安装位置进行优化，能有效预防发生地磁扰动时的小扰动失稳事故的发生。
附图说明
[0025]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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的感应地电场东西分量E
x
概率密度函数示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的感应地电场南北分量E
y
概率密度函数示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例提供的感应地电场东西分量E
x
概率密度函数参数分布示意图；图4中的(a)为感应地电场东西分量E
x
概率密度函数的位置参数分布示意图，图4中的(b)为感应地电场东西分量E
x
概率密度函数的尺度参数分布示意图，图4中的(c)为感应地电场东西分量E
x
概率密度函数的形状参数分布示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例提供的感应地电场南北分量E
y
概率密度函数参数分布示意
图；图5中的(a)为感应地电场南北分量E
x
概率密度函数的位置参数分布示意图，图5中的(b)为感应地电场南北分量E
x
概率密度函数的尺度参数分布示意图，图5中的(c)为感应地电场南北分量E
x
概率密度函数的形状参数分布示意图。
具体实施方式
[0031]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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0032]本专利技术的目的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法，其特征在于，包括：基于地磁扰动数据，构建感应地电场的随机模糊模型；根据所述随机模糊模型，通过随机模糊模拟和逆变换方法获得感应地电场样本；将感应地电场样本引起的变压器无功损耗作为负荷施加到电力系统中，引起节点电压变化，从而构建电压灵敏度和阻尼比灵敏度的联合灵敏度特征空间；在所述联合灵敏度特征空间中聚类得到多个联合灵敏度场景，并将每个联合灵敏度场景映射到感应地电场空间，获得多个感应地电场灵敏度场景；多个感应地电场灵敏度场景对应多个小电阻不同安装位置的变电站；利用感应地电场灵敏度场景的联合灵敏度对安装小电阻的变电站进行预筛选；建立用于优化小电阻安装位置的目标函数；基于多个感应地电场灵敏度场景和预筛选的变电站，采用二进制编码遗传算法求解所述目标函数，获得最优的小电阻安装位置。2.根据权利要求1所述的含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法，其特征在于，所述基于地磁扰动数据，构建感应地电场的随机模糊模型，具体包括：分别计算每一次地磁扰动事件的地磁扰动数据所对应的感应地电场；分析每一个感应地电场的概率密度分布特征，获得感应地电场的概率密度分布函数为式中，f(a)为第a个感应地电场的概率密度分布函数，Γ(
·
)为gamma函数，μ为位置参数，σ为尺度参数，υ为形状参数；对所有感应地电场的分布参数进行模糊不确定性分析，确定分布参数的隶属度函数为对所有感应地电场的分布参数进行模糊不确定性分析，确定分布参数的隶属度函数为对所有感应地电场的分布参数进行模糊不确定性分析，确定分布参数的隶属度函数为对所有感应地电场的分布参数进行模糊不确定性分析，确定分布参数的隶属度函数为
式中，μ
x
、σ
x
和υ
x
分别为感应地电场东西分量的位置参数、尺度参数和形状参数，μ
y
、σ
y
和υ
y
分别为感应地电场南北分量的位置参数、尺度参数和形状参数，f(μ
x
)、f(σ
x
)和f(υ
x
)分别为μ
x
、σ
x
和υ
x
的隶属度函数，f(μ
y
)、f(σ
y
)和f(υ
y
)分别为μ
y
、σ
y
和υ
y
的隶属度函数；μ
x
、σ
x
、υ
x
、μ
y
、σ
y
和υ
y
均为感应地电场的分布参数。3.根据权利要求2所述的含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法，其特征在于，根据所述随机模糊模型，通过随机模糊模拟和逆变换方法获得感应地电场样本，具体包括：在μ
x
、σ
x
、υ
x
、μ
y
、σ
y
和υ
y
各自的置信区间分别抽取M个P
os
{
·
}≥ε的参数；其中，P
os
{
·
}为可能性测度，ε为正数；将抽取的M个μ
x
、σ
x
、υ
x
任意匹配组合，并在区间[0,1]内模拟生成每个东西参数组合的P
os
{μ
xi
,σ
xi
,υ
xi
}，同时将抽取的M个μ
y
、σ
y
和υ
y
任意匹配组合，并在区间[0,1]内模拟生成每个南北参数组合的P
os
{μ
yi
,σ
yi
,υ
yi
}；其中，μ
xi
,σ
xi
,υ
xi
分别为第i个东西参数组合中感应地电场东西分量的位置参数、尺度参数和形状参数，μ
yi
,σ
yi
,υ
yi
分别为第i个南北组合中感应地电场南北分量的位置参数、尺度参数和形状参数；将东西参数组合和南北参数组合分别输入感应地电场概率密度分布函数，计算感应地电场东西分量的概率密度分布和感应地电场南北分量的概率密度分布；所有感应地电场东西分量的概率密度分布累积，得到累积概率密度函数F
x
()，同时所有感应地电场南北分量的概率密度分布累积，得到累积概率密度函数F
y
()；根据累积概率密度函数F
x
()、累积概率密度函数F
y
()、每个东西参数组合和每个南北参数组合，基于逆变换方法，利用公式分别计算每个东西参数组合对应的感应地电场分量和每个南北参数组合对应的感应地电场分量式中，Ch(
·
)为机会测量算子，E
x/y
为感应地电场东西/南北分量；将感应地电场分量和随机组合成感应地电场样本4.根据权利要求3所述的含风电系统的不确定性地磁扰动小电阻配置方法，其特征在于，所述构建电压灵敏度和阻尼比灵敏度的联合灵敏度特征空间，具体包括：根据感应地电场样本，获得电压灵敏度为式中，S1为电压灵敏度，S
VQ,Nj
为节点N在第j组感应地电场样本下的电压灵敏度，N
B
为电力系
统的节点数；根据感应地电场样本，确定阻尼比灵敏度为式中，S2为阻尼比灵敏度，ζ为阻尼比和特征值的关系函数，σ为特征值实部，ω为特征值虚部；将电...

【专利技术属性】
技术研发人员：司远，王泽忠，刘文林，
申请(专利权)人：北京天和本安电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：