含风电场的注入空间电压稳定域局部边界求解方法

摘要

本发明属于电力系统技术领域，提供一种含风电场的注入空间电压稳定域局部(IVSR)边界求解方法，用于风速难以准确预测情况下电网电压稳定性的分析与在线安全监控。该方法首先，利用潮流追踪与双层调度模型获得与风电场紧密关联的调控机组，用以平衡风速变化所引起的风电场输出功率的波动；进而，利用模态分析获得关键发电机节点，用于IVSR的有效降维；最后，对可能的风速和风电场输出功率区间进行分段并行计算，并通过定向微扰来获得对应风速下的IVSR的局部边界。本发明可快速获得不同风速下IVSR的局部边界，可用于包含风电场的电力系统在线电压稳定监控，具有很好的工程应用前景。

主权项

1.一种含风电场的注入空间电压稳定域局部边界求解方法，包括下面的步骤：第一步：确定风电场分布，并确定风电场的功率变动补偿方案(1)定义如下集合：系统风电场集合Ω_WS＝{G_w，1，G_w，2，...G_w，s}风电场直接紧密关联负荷集合Ω_WL＝{L_w，1，L_w，2，...L_w，t}与Ω_WL紧密关联电源集合Ω_CS＝{G_c，1，G_c，2，...G_c，u}风电场非直接关联紧密负荷集合Ω_OL＝{L_o，1，L_o，2，...，L_o，v}风电场非直接紧密关联电源集合Ω_OS＝{G_o，1，G_o，2，...G_o，z}，设发电机i有功输出功率P_G，i派送给负荷k的派送因子为：k_Gi-Lk＝P_Gi-Lk/P_G，i，负荷k有功功率P_L，k从发电机i汲取功率的汲取因子为：k_Lk-Gi＝P_Gi-Lk/P_L，k，其中：P_Gi-Lk为发电机i和负荷k之间传输的有功功率的总和；(2)确定风速变化引起出力调整的补偿方案：先确定由风电场Ω_WS出力调整引起的Ω_CS和Ω_OS的输出功率的变化量：假设负荷Ω_WL、Ω_OL在一定时期内保持不变，而Ω_WS中第w座风电场受风速影响，其出力变化为ΔP_Gw，则Ω_CS中第i台发电机送往Ω_WL负荷的输出功率调整量为：i∈Ω_CS，设Ω_CS中第i台发电机供给Ω_WL负荷比重为γ_i，则供给Ω_OL中负荷的比重为1-γ_i，为此Ω_CS中第i台发电机为弥补Ω_WS中风电场功率的波动而做出的输出功率调整量为：ΔP_Gi＝ΔP′_Gi/γ_i，i∈Ω_CS，其中，γ_i由如下关系求得：再求出由于Ω_CS中发电机出力调整导致Ω_OL中第k个负荷供电不平衡而需要Ω_OS中第j台发电机输出功率调整量为：(3)确定风电场出力随机微小波动补偿方案设定一个固定阈值，在Ω_CS中选择γ_i大于该固定阈值的机组来跟踪风电场随机功率波动，称其为自动发电控制AGC机组集合Ω_CSA，则Ω_CSA中机组i的功率调整量为：Ω_OL中的不平衡功率将由Ω_OS中的平衡机来补偿；第二步：利用模态分析法选择对注入空间静态电压稳定域IVSR的边界有决定性作用的关键发电机节点，设关键发电机的有功注入向量为：P_k＝[P_k，1，P_k，2，...，P_k，m]；第三步：确定每个风电场的风速，进而确定各风电场的出力，形成风电场输送到电网中的有功功率P_Gw及无功功率Q_Gw向量；第四步：对有功功率P_Gw及无功功率Q_Gw向量P_Gw进行双向微扰当微扰量为ΔP时，按如下方式对P_Gw，i(1≤i≤s)实施微扰：式中：上标+和-分别表示正向微扰和负向微扰，微扰所产生的微小功率不平衡量通过Ω_CSA中的机组按照第一步确定的风电场出力随机微小波动补偿方案进行平衡，Q_Gw的扰动量由Q_Gw和P_Gw和风速之间的映射关系决定，将对P_Gw和Q_Gw实施微扰后系统的运行点记为以它为初始点，确定系统在P_k注入空间中的电压稳定临界点，计为按上述方式对P_Gw和Q_Gw中所有的风电场依次实施正向微扰，可得正向微扰对应的临界点集：同样，对P_Gw和Q_Gw所有风电场依次实施负向微扰，可得负向微扰对应的临界点集：$X_{P_k}^{-}=\{x_{P_k,1}^{\prime -},x_{P_k,2}^{\prime -},...,x_{P_k,m}^{\prime -}\};$第五步：边界超平面的求解域修正；(1)利用通过求解m个线性方程得到IVSR边界的近似超平面：(2)利用可得对应的边界超平面：(3)采用如下公式加以修正：，式中：α_i代表超平面系数，上标”+”表示利用通过求解m个线性方程组得到IVSR边界的近似超平面的边界系数，上标“-”表示利用可得对应的边界超平面的系数，表示初始点对应的临界点，并得到修正后的边界超平面H_P为：第六步：判断是否遇到终止条件，若是则终止计算，否则继续，终止条件是监控系统调度员人为设定的监控计算终止条件，或者当所有稳定域局部边界计算完成后的终止条件；第七步：当风电场风速变化时，首先根据第一步确定的风速变化引起出力调整的补偿方案进行补偿，然后转第三步，继续。