[發明專利]一種新能源電力系統級聯故障分析方法

在審

• 申請號: 201810529652.2
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108923469A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 孫玉樹;裴瑋;唐西勝;李寧寧;張國偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/06;H02H7/26
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種新能源電力系統級聯故障分析方法，其特征在于：所述的級聯故障分析方法首先以潮流定義電力系統的負荷，計算電力系統的潮流負荷；然后，確定系統運行的電流整定值和電壓整定值，以電流整定值和電壓整定值為邊界條件；再者，分析光伏發電接入電力系統后的故障模式；最后，以連通性水平、全局有效性能和失負荷百分比三個指標評價光伏接入后系統的性能變化，從而量化新能源接入對電力系統級聯故障的影響。

2.如權利要求1所述的新能源電力系統級聯故障分析方法，其特征在于：計算所述的潮流負荷的方法如下：

采用牛頓-拉夫遜法求解潮流方程；

電力網絡中的節點功率方程表示為：

y＝F(x) (1)

式中y為節點注入功率的給定值；F(x)為y對應的阻抗和節點電壓之間的函數表達式；x為節點電壓；

應用牛頓-拉夫遜法求解時，首先，給定一個初值x⁽⁰⁾做一階泰勒公式展開，即：

上式可以變化為：

定義為潮流方程的雅可比矩陣，功率不平衡量為ΔF＝F(x)-F(x⁽⁰⁾)，所以：

ΔF＝JΔx (4)

用Δx修正x⁽⁰⁾得到x的新值。如果用k表示迭代次數，x的一般表達式為：

式中，J^-1為雅可比矩陣的逆矩陣，T表示矩陣的轉置，Δx為x與初值x⁽⁰⁾的差值；

對于潮流收斂的情況，x^(k+1)應比x^(k)更接近于解點；收斂條件為max|Δx^(k)|＜ξ，ξ為收斂期望值；

電力系統中，根據節點給定已知變量的不同分為三類：PQ節點、PV節點和平衡節點；其中PQ節點為有功功率P和無功功率Q給定的節點，PV節點為有功功率P和電壓幅值V給定的節點，平衡節點為電壓幅值和相位給定的節點；假定電力系統中含有n個節點，其中包含一個平衡節點，m-1個PQ節點，n-m個PV節點，m＞n＞0，且均為節點個數，那么：

式中，ΔP(e,f)為有功不平衡量，ΔQ(e,f)為無功不平衡量，ΔV²(e,f)為電壓幅值不平衡量；

由于電壓x^T＝[e^T f^T]，其中e為實部，f為虛部；所以其雅可比矩陣對應如下：

式中，n-1，m-1和n-m為矩陣的階數；

在雅可比矩陣非奇異的情況下，通過上述公式，即可求得Δx的值，即Δx＝J^-1ΔF，從而求得節點電壓x，電力系統中各節點的電壓和相應功率也能夠求得。

3.如權利要求1所述的新能源電力系統級聯故障分析方法，其特征在于：所述的確定電流整定值和電壓整定值的方法如下：

通過電力系統負荷潮流的計算求得電力系統節點和邊的初始電壓、電流和功率，在復雜網絡理論Motter與Lai(ML)模型中，節點i的容量C_i正比于其初始負荷L_i(0)：

C_i＝(1+α)·L_i(0) (8)

式中，α為耐受系數；

采用ML中節點容量的定義方式，電流整定值U_c和電壓整定值I_c為：

U_c＝(1+α)×U₀ (9)

I_c＝(1+α)×I₀ (10)

式中，U₀為電壓的額定值，I₀為電流的額定值。