[發(fā)明專利]基于同步參考坐標(biāo)系的阻抗網(wǎng)絡(luò)建模與穩(wěn)定性分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710237346.7
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107069811B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝小榮;劉華坤
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;G06F17/50;H02J3/06;H02J3/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種基于同步參考坐標(biāo)系的阻抗網(wǎng)絡(luò)建模與穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采集目標(biāo)系統(tǒng)的機(jī)網(wǎng)參數(shù)；

S2：根據(jù)所述機(jī)網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算，以得到用于構(gòu)建系統(tǒng)中各設(shè)備阻抗矩陣模型的狀態(tài)變量初值；

S3：根據(jù)所述狀態(tài)變量初值建立系統(tǒng)中各設(shè)備的阻抗矩陣模型，所述S3，進(jìn)一步包括：

S31：建立電力設(shè)備的阻抗矩陣模型，包括：

基于第i個(gè)電力設(shè)備的dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，根據(jù)其電路結(jié)構(gòu)、詳細(xì)的控制策略和鎖相環(huán)，建立該設(shè)備的小信號狀態(tài)空間模型，具體如下式：

式(1)中：x，y，u分別表示系統(tǒng)的狀態(tài)變量、輸出變量和輸入變量，A，B，C，D表示具有相應(yīng)維度的系數(shù)矩陣，Δ表示增量計(jì)算；

選取設(shè)備出口處的電壓u_dqi和電流i_dqi作為接口變量，即

式(2)經(jīng)過拉普拉斯變換可整理為s域內(nèi)的代數(shù)方程的形式：

式(3)中：s表示拉普拉斯算子；

推導(dǎo)得到電力設(shè)備出口電壓和電流之間的關(guān)系，即阻抗矩陣模型：

Δu_dqi＝Z_i(s)Δi_dqi＝[C(sI-A)^-1B+D]Δi_dqi (4)

式(4)中：Z_i表示第i個(gè)電力設(shè)備的阻抗矩陣模型，阻抗矩陣的階數(shù)是2×2階；

阻抗矩陣模型Z_i可表示為下式：

式(5)中：阻抗矩陣的每個(gè)元素Z_kmi(s)＝a_kmi(s)/b_kmi(s)，k＝d，q，m＝d，q，且a_kmi(s)和b_kmi(s)都是關(guān)于拉普拉斯算子s的多項(xiàng)式；

S32：建立交流電網(wǎng)的阻抗矩陣模型，包括：

將系統(tǒng)中交流線路的阻抗轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，并進(jìn)行推導(dǎo)后得到線路的阻抗矩陣模型可表示為：

式(6)中，Z_L是一個(gè)2×2階矩陣，ω₀＝2πf，f為系統(tǒng)頻率，r_∑表示線路總電阻，L_∑表示線路總電抗；

S4：將系統(tǒng)中各設(shè)備的阻抗矩陣模型轉(zhuǎn)換到全網(wǎng)統(tǒng)一的坐標(biāo)系中；

S5：構(gòu)建整體系統(tǒng)的阻抗網(wǎng)絡(luò)模型；

S6：將所述阻抗網(wǎng)絡(luò)模型聚合為組合阻抗矩陣；

S7：根據(jù)所述組合阻抗矩陣進(jìn)行振蕩穩(wěn)定性分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步參考坐標(biāo)系的阻抗網(wǎng)絡(luò)建模與穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述目標(biāo)系統(tǒng)包括：發(fā)電子系統(tǒng)、輸電子系統(tǒng)和配用電子系統(tǒng)，所述機(jī)網(wǎng)參數(shù)至少包括：

發(fā)電子系統(tǒng)中：火/水電基地中水電機(jī)組或者火電機(jī)組的臺數(shù)，水/汽輪機(jī)參數(shù)，發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速器、軸系系統(tǒng)和機(jī)端變壓器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，儲(chǔ)能基地的場站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，儲(chǔ)能基地變流器的控制策略和參數(shù)，可再生能源發(fā)電基地中風(fēng)機(jī)和太陽能光伏電池板的類型和臺數(shù)、變流器的控制策略和控制參數(shù)、風(fēng)速和光照強(qiáng)度；

輸電子系統(tǒng)中：傳統(tǒng)/柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的控制策略和控制器參數(shù)，無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)和容量，直流輸電線路的型號和長度，交流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各條線路的型號和參數(shù)；

配用電子系統(tǒng)中：交直流配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、變流器的控制策略和參數(shù)，分布式發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)和太陽能光伏電池板的類型和臺數(shù)、變流器的控制策略和控制參數(shù)、風(fēng)速和光照強(qiáng)度，變流器型恒功率負(fù)載中變流器的控制策略和參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步參考坐標(biāo)系的阻抗網(wǎng)絡(luò)建模與穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述S2，進(jìn)一步包括：

根據(jù)系統(tǒng)拓?fù)浜拖鄳?yīng)的元件參數(shù)，構(gòu)建系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；選取系統(tǒng)一個(gè)預(yù)設(shè)的運(yùn)行工況，結(jié)合各元件的已知運(yùn)行條件，求取系統(tǒng)未知的運(yùn)行狀態(tài)，得到全網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，并將所述全網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)作為后續(xù)構(gòu)建系統(tǒng)中各設(shè)備阻抗矩陣模型的狀態(tài)變量初始值，其中，所述全網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)至少包括：火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組、光伏單元、儲(chǔ)能單元、柔直、FACTS裝置的狀態(tài)變量初值。