【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算暂态稳定功率极限，具体为一种风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法及系统。
技术介绍
1、随着当前世界经济的快速发展，能源短缺、环境保护等一系列问题也随之显现。我国“三北”地区不但煤炭、石油、天然气资源丰富，风电和光伏资源也十分富有，但是我国东部的沿海地区才是电力需求最大的区域，受一次能源分布的时空限制，能源中心与负荷呈逆向分布特征，为实现能源资源的优化配置，决定了我国大力发展超特高压、远距离和大容量输电的必要性。然而，电力系统是一个复杂的非线性弹性系统，互联电网间频繁的功率交换势必会影响电力系统的安全稳定运行。暂态稳定传输功率极限作为电网安全稳定水平的评估依据，可以为电力系统预防控制和调度运行提供可靠的信息。但大规模风电并网后对系统的暂态稳定功率极限影响较大。因此，分析风电并网对系统功角稳定的影响并准确快速估算风火打捆电网外送传输线的暂态稳定传输功率极限具有重要研究意义。
2、目前计算暂态稳定功率极限的方法主要有时域仿真法和直接法。其中，时域仿真法考虑调速器、励磁调节器对电力系统暂态稳定的影响，通过描述电力系统暂态运行的微分代数方程，反复试凑得到暂态稳定传输极限，计算精度较高、数值稳定性较强，但是计算效率低。直接法则根据李雅普诺夫函数的时变性来定性分析系统的稳定性，将系统稳定裕度作为暂态稳定裕度，该方法仅限于简单的数学模型，计算效率高，但结果准确性难以保证。在工程实际中，我国主要采用时域仿真法，通过改变送端机组出力，不断仿真逼近暂态稳定极限值，该过程会耗费大量的时间和精力。
3、现有
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的计算暂态稳定功率极限方法存在计算效率低，准确度低，耗时长，以及如何计算风火打捆系统外送系统传输线暂态稳定功率极限的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，包括采集风机运行数据，构建风火打捆单机无穷大小系统模型，建立简化系统；基于简化系统，建立转子运动方程，分析系统在故障期间的运行情况；预处理风电并网容量以及风电实际出力值对风火系统暂稳极限值的影响量，对风火打捆系统单通道交流外送联络线暂稳进行快速估算。
4、作为本专利技术所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的一种优选方案，其中：所述运行数据包括发电机内电势和相角e′∠δ；无穷大系统电压和相角u∠0；机有功出力pw；发电机机械功率pm，正常运行状态过程中等于发电机电磁功率pe；交流线路输送功率pl；xl为交流线路电抗xl，基于运行数据，构建风火打捆单机无穷大小系统模型。
5、作为本专利技术所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的一种优选方案，其中：所述建立转子运动方程包括弱送端系统交流线路电抗大于发电机内电抗，进行简化理论分析。
6、并网风电增加出力时等于火电出力，保持交流送出功率不变。
7、基于大规模风电送出系统的调峰需要，风电增加出力时，火电开机台数不变而仅减小出力，发电机转动惯量m不变。
8、简化系统的转子运动方程表示为：
9、
10、
11、其中：ω、ωn为发电机转速及基准值，m为发电机转动惯量，t为时间。
12、进行故障结束时刻的发电机功角和转速值的计算，采用隐式梯形法对转子运动方程在故障期间进行数值积分，表示为：
13、
14、
15、其中，δt为积分步长，i、i+1对应每步积分的起始时刻和终止时刻，δi、ωi、δi+1、ωi+1为发电机功角和转速每步积分的初值和终值，为发电机功角和转速导数每步积分的初值和终值。
16、基于简化系统的转子运动方程，计算故障期间发电机功角、转速导数以及故障结束时刻tc的发电机功角δc和转速ωc，表示为：
17、
18、其中，未知变量δi+1采用数值方法进行求解。
19、作为本专利技术所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的一种优选方案，其中：所述分析系统在故障期间的运行情况包括若交流外送线路发生三永n-1短路故障，构建发电机功率-角度特性曲线，故障前稳态，基于风电等于火电，机械功率与电磁功率曲线向下平移pw。
20、近区交流发生三永n-1故障，近区电压降低，风机进入低穿，风机电磁功率由pe变为pe′＝0，将故障清除，电磁功率曲线由pe′＝0恢复到pe″。
21、故障期间，计算加速面积sabcd和最大减速面积sdef表示为：
22、sabcd＝pm(δc-δ0)
23、
24、系统稳定裕度表示为：
25、a＝sdef-sabcd
26、机械功率与电磁功率曲线向下平移pw，机械功率pm表示为：
27、pm＝pm0-pw
28、其中，pm0为风电并网前火电机组的机械功率。
29、风电出力与系统的稳定裕度增量呈正相关，风电并网后，系统暂稳极限pst，表示为：
30、pst＝pst0+kwpw
31、其中，pst0为风电并网前系统的暂态稳定极限功率值，kw为引入的风机出力影响系数。
32、作为本专利技术所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的一种优选方案，其中：所述预处理包括分析风机的低穿特性对系统暂态稳定的影响，风机在故障发生后，有功功率降为0，发出无功功率，增发的无功功率会对系统电压起到支撑作用。
33、引入风机并网容量影响系数ks表征风机低穿过程中，发出无功对整个系统暂态稳定的支撑作用，对风机并网容量影响系数进行推导估算。
34、作为本专利技术所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的一种优选方案，其中：所述快速估算包括分析风火打捆系统的暂稳极限和纯火电系统暂稳极限的差异。
35、进行风电并网，风火打捆系统的暂态稳定极限功率值pst大于纯火电系统的暂稳极限值pst0，故障期间双馈风机提供无功功率与稳暂呈正比，风电的并网容量和风火系统的暂态稳定极限值呈正比，风电实际出力与风火系统的暂稳极限值呈正比。
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【技术保护点】
1.一种风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述运行数据包括发电机内电势和相角E′∠δ；无穷大系统电压和相角U∠0；机有功出力PW；发电机机械功率Pm，正常运行状态过程中等于发电机电磁功率Pe；交流线路输送功率Pl；xl为交流线路电抗xl，基于运行数据，构建风火打捆单机无穷大小系统模型。
3.如权利要求2所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述建立转子运动方程包括弱送端系统交流线路电抗大于发电机内电抗，进行简化理论分析；
4.如权利要求3所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述分析系统在故障期间的运行情况包括若交流外送线路发生三永N-1短路故障，构建发电机功率-角度特性曲线，故障前稳态，基于风电等于火电，机械功率与电磁功率曲线向下平移PW；
5.如权利要求4所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述预处理包括分析风机的低穿特性对系统暂态稳定的影响，风机在故障发生后
6.如权利要求5所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述快速估算包括分析风火打捆系统的暂稳极限和纯火电系统暂稳极限的差异；
7.如权利要求6所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述快速估算还包括将风电并网容量以及风电实际出力值对风火系统暂稳极限值的影响量化为KS、KW两个值，基于最小二乘拟合分析计算KS的拟合值为0.05，构建风火打捆系统暂态稳定极限功率Pst的快速估算方法，表示为：
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块，系统分析模块，快速估算模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述运行数据包括发电机内电势和相角e′∠δ；无穷大系统电压和相角u∠0；机有功出力pw；发电机机械功率pm，正常运行状态过程中等于发电机电磁功率pe；交流线路输送功率pl；xl为交流线路电抗xl，基于运行数据，构建风火打捆单机无穷大小系统模型。
3.如权利要求2所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述建立转子运动方程包括弱送端系统交流线路电抗大于发电机内电抗，进行简化理论分析；
4.如权利要求3所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述分析系统在故障期间的运行情况包括若交流外送线路发生三永n-1短路故障，构建发电机功率-角度特性曲线，故障前稳态，基于风电等于火电，机械功率与电磁功率曲线向下平移pw；
5.如权利要求4所述的风火打捆系统交流外送暂稳极限快速估算方法，其特征在于：所述预处理包括分析风机的低穿特性对系统暂态稳定的影响，风机在故障发生后，有功功率降为0，发出无功功率，增发的无功功...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛拴保，关闯，王蒙，汪莹，崔伟，王聪，王炜，张文朝，李智，黄明辉，
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：
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