[發明專利]基于Markov理論的含風電電力系統隨機穩定性分析方法

有效

• 申請號: 201711142952.7
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107947228B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 孫永輝;王加強;翟蘇巍;王義;張博文
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐瑩

1.一種基于Markov理論的含風電電力系統隨機穩定性分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)根據風電場實測數據，對風速數據進行聚類，得出風速的有限個聚類中心點，并將風速的聚類中心點作為有限個Markov狀態，從而建立風速的Markov鏈，利用貝葉斯分析得出各個狀態之間的轉移概率矩陣，從而建立風速的Markov模型；

(2)建立雙饋感應發電機的隨機動態模型：

①傳動系統建模

式中，s為轉差率，H_g為發電機慣性時間常數，P_m為風力機機械功率，P_s為定子有功；考慮到風電功率的隨機波動性，建立風力機機械功率的隨機模型為：

P_m＝P_m0+σW(t)

式中，P_m0為機械功率的確定部分，W(t)為均值為零的高斯白噪聲，用來刻畫機械功率的隨機波動性，σ為波動強度；

②雙饋感應發電機建模

定子電壓方程：

式中，U_ds和U_qs分別為雙饋感應發電機定子的d軸和q軸電壓，ψ_ds和ψ_qs分別為定子的d軸和q軸磁鏈，ω_s為同步轉速，R_s為定子電阻，i_ds、i_qs分別為定子d軸與q軸電流；

轉子電流方程：

式中，U_dr和U_qr分別為雙饋感應發電機轉子的d軸和q軸電壓，i_dr和i_qr分別為轉子的d軸和q軸電流，ω_r為轉子轉速，R_r為轉子電阻，L_s為定子自感，L_r為轉子自感，L_m為定子與轉子之間的互感；

轉子電流控制方程：

U_dr＝K_p1(i_{dr_ref}-i_dr)+R_ri_dr+K_i1x₁-(ω_s-ω_r)ψ_qr

U_qr＝K_p2(i_{qr_ref}-i_qr)+R_ri_qr+K_i2x₂-(ω_s-ω_r)ψ_dr

式中，i_{dr_ref}與i_{qr_ref}分別為給定的轉子d軸和q軸電流的參考值，K_p1、K_p2、K_i1、K_i2為轉子電流控制器的參數，x₁與x₂分別為轉子d軸和q軸實際電流與參考值得誤差積累；

(3)根據風速與風力機出力之間的確定性關系，結合步驟(1)中風速的Markov模型和步驟(2)中雙饋感應發電機的隨機動態模型，建立含雙饋感應發電機的電力系統的隨機Markov動態模型；

(4)提出適用于系統隨機Markov動態模型的判據，所述Markov動態模型：

dΔx(t)＝A_iΔx(t)dt+B_idB(t)

式中，Δx(t)為狀態變量x(t)的變化量，i＝s(t)表示系統N個穩態運行工況，B(t)是維納過程，B(t)的形式導數為dB(t)/dt＝W(t)，W(t)為均值為零的高斯白噪聲，A_i為系統第i個工況下的狀態矩陣，B_i為風功率的隨機擾動矩陣：

假設

其中β_i為常數，α＞0，如果矩陣

J＝-diag(2β₁,2β₂,…,2β_N)-Γ_w

為非奇異M矩陣，則系統是隨機均方穩定的；式中：β₁，β₂，...，β_i...，β_N為系統每個運行工況對應的常數；Γ為系統運行工況之間的轉移概率矩陣，且有Γ＝Γ_W。