[發明專利]一種提高電力彈簧穩態運行范圍的方法

有效

• 申請號: 201710581899.4
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107196321B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 程益生;李國杰;汪可友;馮琳;韓蓓;寧文元;張子健;楊士慧;劉海軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;國網翼北電力有限公司;全球能源互聯網研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/14
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種提高電力彈簧穩態運行范圍的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，根據基爾霍夫定律，結合電力彈簧對應的電力系統網絡拓撲與電氣參數，得到網絡相量方程組，公式如下：

其中，和為穩態網側電壓和電流，和為關鍵負載電壓和電流，和為非關鍵負載電壓和電流，為電力彈簧輸出端電壓，Z₁、Z₂、Z₃分別為網側傳輸線路阻抗、關鍵負載阻抗和非關鍵負載阻抗；

計算穩態網側電壓相量，公式如下：

其中：θ為非關鍵負載電流與關鍵負載電壓相位差，|Us|為關鍵負載電壓幅值，為線路阻抗角，為非關鍵負載阻抗角；

步驟2，根據穩態網側電壓相量畫出相量軌跡曲線，并通過幾何法分析得到電力彈簧穩態運行軌跡與范圍：

設線路阻抗中ωL₁＞＞R₁,則線路阻抗角

畫出一個含一個虛點的圓軌跡；

以O為原點，OA為關鍵負載電壓，對應相量OB對應相量M為軌跡圓的圓心，連接OM并延長，交圓軌跡于C、E兩點，連接BM并延長交圓軌跡于D點，過點B、點D分別作OM的垂線交圓軌跡與b點和d點；以原點O為圓心，網側電壓幅值|U_G|為半徑作圓，則圓O與圓M的交點即為電力彈簧系統穩定工作點；

根據穩定工作點的落點區域，分為三種情況：

⑴當|OC|U_G|OB|，則落點均在弧BCb上，即容性工作模式區，且對稱分布在C點兩側；

⑵當|OD|U_G|OE|，則落點均在弧dED上，即感性工作模式區；

⑶當|OB|U_G|OD|，則落點分別落在弧bD和弧Bd上；

步驟3，根據穩態網側電壓相量軌跡，結合幾何法得到網側電壓越限情況下系統最優控制軌跡：

以關鍵負載電壓波動最小為優化目標，在關鍵負載電壓可波動情況下，分析最優的網側電壓軌跡，建立優化數學模型如下：

min|U_S(U_G)-V_S|

s.t.

(1-N₁％)V_S≤U_S≤(1+N₁％)V_S

min U_G≤U_G≤max U_G (4)

其中，N₁％為關鍵負載電壓波動限值，minU_G、maxU_G分別為含越限情況下的網側電壓上下限，V_S為關鍵負載電壓參考值；

采用幾何法求解優化問題，得到網側電壓越限情況下系統最優穩定工作軌跡；

步驟4，綜合網側電壓未發生越限和越限情況下的相量軌跡，得到擴大后的電力彈簧穩態工作軌跡與運行范圍，基于此得到與含越限情況的網側電壓一一對應的電力彈簧關鍵負載參考電壓幅值,公式如下：

其中，V_ref為優化校正后關鍵負載參考電壓幅值，|U_G|為網側電壓幅值，|OC|為電力彈簧穩態網側電壓范圍下限值，|OE|為電力彈簧穩態網側電壓范圍上限值，V_{s_ref}為關鍵負載電壓標準參考值。

2.根據權利要求1所述的提高電力彈簧穩態運行范圍的方法，其特征在于，所述步驟3中采用幾何法求解優化問題，得到網側電壓越限情況下系統最優穩定工作軌跡，具體如下：

首先分析U_G滿足minU_GU_G|OE|的情況：

1)當|OC|U_G|OE|時，U_S＝V_S，式(4)滿足最優，U_G軌跡為弧CDE；

2)當minU_GU_G|OC|時，U_SV_S，此時當U_G軌跡在線段CC₁上時，式(4)滿足最優；

然后分析U_G滿足minU_GU_G|OC|的情況：

經過c點的圓弧軌跡對應的關鍵負載電壓為U_SX，當OC對應相量U_G時，式(4)滿足最優，此時min|U_S(U_G)-V_S|＝|U_SX-V_S|，U_G軌跡為線段CC₁；當|OE|U_GmaxU_G時，U_G軌跡為線段EE₂。