[發明專利]一種含有雙饋感應式風電機組電網的暫態穩定計算方法

有效

• 申請號: 201811150207.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109149645B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 孫淑琴;茍鑫;李永彬;梁偉強
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種含有雙饋感應式風電機組電網的暫態穩定計算方法，其特征在于，將雙饋感應式風電機組處理為負導納模型，包括如下的步驟：

1)導入雙饋感應式風電機組接入電網的拓撲結構以及潮流計算數據，根據網絡穩態潮流計算結果和暫態導納矩陣，計算發電機初始值和負荷等效導納；

2)判斷系統的運行情況，根據系統的實際運行情況計算對應的網絡節點導納矩陣，在此基礎之上加入負荷等效導納以修改網絡節點導納矩陣；

3)網絡中接入的DFIG采用負導納簡化模型，根據系統的實際運行情況計算DFIG端口母線在相應運行情況下注入電網的有功功率和無功功率，并據此等效為負導納模型；

4)將步驟3中DFIG等效的負導納模型加入到所述步驟2)的網絡節點導納矩陣中，得到除開同步發電機全網絡的節點導納矩陣；

5)根據xy0坐標系和dq0坐標系之間的變換關系，將同步發電機在dq0坐標系中的電壓平衡方程變換到xy0坐標系下；將基于步驟4中節點導納矩陣的網絡方程變換到xy0坐標系下；聯立xy0坐標系下的電壓平衡方程和節點導納矩陣的網絡方程到暫態穩定計算用的網絡代數方程；

6)求解步驟5)中得到的暫態穩定計算用的網絡代數方程，得到網絡中各節點的電壓，進而計算各同步發電機的注入電網的電流和電磁功率；

7)用改進Euler法求解描述同步電機轉子運動狀態的微分方程，通過構建一個預估-校正系統計算每一迭代步長結束時刻的同步電機轉子功角和角頻率；

8)在計算時間段的每一迭代步長內交替切換求解描述同步電機轉子運動狀態的微分方程組和描述網絡中各節點電壓電流約束關系的代數方程組，將微分方程組的計算結果作為解代數方程組的已知值，將代數方程組的計算結果作為求解微分方程組的已知值，計算結束時得到網絡中各同步發電機功角隨時間的變化曲線，進而分析系統的暫態穩定性；

其中，在求解整個網絡的代數方程時，包括如下的步驟：

21)同步發電機在dq0坐標系中的電壓平衡方程變換到xy0坐標系后的方程如下：

利用上一迭代步求解微分方程的數值計算結果，計算方程中各參數

式中

R_ai：第i臺同步發電機定子繞組電阻，

X'_di：第i臺同步發電機d軸暫態電抗，

X_qi：第i臺同步發電機q軸同步電抗，

如果是首次求解網絡代數方程，δ值按式進行計算；

22)根據電網的實際運行狀況按式列出除同步發電機以外網絡的代數方程；

23)聯立步驟步驟21)和步驟22)中的方程組，得到暫態穩定計算用的網絡方程

網絡方程中的節點導納矩陣包含負荷、雙饋感應式風電機組以及同步發電機的導納；

24)利用步驟21)中計算出的系數代入式計算各同步發電機機端節點注入的虛擬電流；

25)將24)中求得的發電機節點虛擬電流代入式

利用LU三角分解法，求解此高階線性方程組，得到系統中所有節點電壓的x分量和y分量；

26)將25)中計算所得的節點電壓代入式

結合21)中計算出的參數，求得系統中所有節點注入電流的x分量和y分量；

27)根據注入電壓和注入電流，按式計算發電機輸出的電磁功率；

當網絡代數方程求解結束以后，步驟7中用改進Euler法求解描述同步電機轉子運動狀態的微分方程式，包括如下步驟：

41)根據式得到在微小時間間隔t_k～t_k+1初始時刻t_k處狀態變量δ和ω的變化率為

其中，發電機的電磁功率在本迭代步長內求解網絡代數方程時得到；

42)按式Δt＝t_k+1-t_k以得到在時間間隔t_k～t_k+1終止時刻t_k+1處狀態變量δ和ω的預估值為

43)將δ預估值作為已知量，重新求解整個網絡的代數方程，最后得到按預估值計算所得的發電機端口電壓和電流的預估值和進而，按式計算發電機電磁功率的預估值

44)類比步驟41)，根據式求得在時間間隔t_k～t_k+1終止時刻t_k+1處狀態變量δ和ω變化率的預估值為

45)根據式求得在時間間隔t_k～t_k+1終止時刻t_k+1處狀態變量δ和ω變化率的校正值為

在時間間隔t_k～t_k+1內微分方程的求解完成后，所求狀態變量δ的值作為下一時間間隔求解網絡代數方程的已知條件，如此循環，完成整個仿真時段的計算。