[發(fā)明專利]一種含有雙饋感應(yīng)式風電機組電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811150207.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109149645B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫淑琴;茍鑫;李永彬;梁偉強
• 申請（專利權(quán)）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(lián)創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發(fā)明涉及風力發(fā)電領(lǐng)域，具體地來講為一種含有雙饋感應(yīng)式風電機組電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定計算方法，通過在計算時間段的每一迭代步長內(nèi)交替切換求解描述同步電機轉(zhuǎn)子運動狀態(tài)的微分方程組和描述網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓電流約束關(guān)系的代數(shù)方程組，計算結(jié)束時即可得到網(wǎng)絡(luò)中各同步發(fā)電機功角隨時間的變化曲線，進而分析系統(tǒng)在受到各種干擾后的暫態(tài)穩(wěn)定性。將暫態(tài)穩(wěn)定分析分解成代數(shù)方程組求解和微分方程組求解，降低了求解不收斂的風險；同時對于高階代數(shù)方程組的求解，采用LU分解法，避免矩陣求逆運算，提高計算速度并減小占用計算機內(nèi)存空間；對于微分方程的求解，采用改進歐拉法構(gòu)建一個預(yù)估?校正系統(tǒng)，提高計算精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電領(lǐng)域，具體地來講為一種含有雙饋感應(yīng)式風電機組電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定計算方法。

背景技術(shù)

科學技術(shù)作為新型產(chǎn)業(yè)形成與應(yīng)用的偵察兵，研究具備一定應(yīng)用規(guī)模的風電容量接入傳統(tǒng)電網(wǎng)的并網(wǎng)條件、運行與控制理論、緊急故障處理方式等課題，對風電行業(yè)的健康快速發(fā)展以及已并網(wǎng)風電在傳統(tǒng)電網(wǎng)中安全可靠經(jīng)濟運行具有重大意義。

以風力機為原動機的發(fā)電方式是一種不同于利用汽輪機或水輪機作為原動機的新型發(fā)電方式，雙饋感應(yīng)式風力發(fā)電機(Doubly Fed Induction Generator，DFIG)是現(xiàn)階段實際使用最廣泛的風電機組。隨著容量不斷增加，風電并入傳統(tǒng)電網(wǎng)必將呈現(xiàn)新的問題，工程研究人員必須深入研究并采取有效應(yīng)對措施。

總的來看，大規(guī)模風電并入網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)產(chǎn)生各種影響的原因可以總結(jié)為以下兩個方面。一方面，單臺風力發(fā)電機組的輸出功率較小(目前一般是兆瓦級)，為了達到像汽輪機那樣數(shù)百兆瓦的輸出功率，往往將數(shù)百臺風力發(fā)電機組集中互聯(lián)，形成具有較大地理分布面積的風力發(fā)電場。然而，自然界的風能本身具有波動性和突變性，而且，受風電場區(qū)域內(nèi)部地形環(huán)境、風電機組排列位置等因素的影響，在某一時刻到達風電場內(nèi)每臺風力發(fā)電機迎風面的風速都可能有所差異，使得風電場的輸出功率不能一直保持恒定。因此，并網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)的電壓可能產(chǎn)生波動并帶來諧波污染，也正是基于這些問題，風力發(fā)電機組不能像汽輪發(fā)電機組和水輪發(fā)電機組那樣承擔整個電力系統(tǒng)的調(diào)頻和調(diào)壓任務(wù)。另一方面，風電機組一般具有特殊的運行控制策略，使得它的功率輸出外特性會隨著自然環(huán)境的改變發(fā)生變化。風電機組并入電網(wǎng)后改變了原電網(wǎng)的功率分布格局，原電網(wǎng)中同步發(fā)電機的輸出功率發(fā)生變化，重新構(gòu)成的電網(wǎng)應(yīng)對各種干擾或緊急故障的能力也隨之發(fā)生改變。

在由雙饋感應(yīng)式風電機組構(gòu)成的大規(guī)模風電場集中接入對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的影響研究方面，國內(nèi)外也取得了初步結(jié)果。風電場接入點附近發(fā)生故障會導(dǎo)致本地或其他地區(qū)的風電機組保護動作，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性相比于風電機組接入前降低；而常規(guī)同步發(fā)電機附近發(fā)生故障，風電機組的接入對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所幫助。還有研究采用相同容量的雙饋風電機組風電場替換常規(guī)同步發(fā)電機，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性趨于變好。不少研究者在研究過程中還發(fā)現(xiàn)，雙饋風電機組接入對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響不僅與風電機組本身的參量有關(guān)，還與所連接電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、干擾或故障發(fā)生位置、干擾或故障類型等因素有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種含有雙饋感應(yīng)式風電機組電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析交替求解方法，提高計算精度，求解結(jié)果可根據(jù)分析系統(tǒng)在受到各種干擾后的暫態(tài)穩(wěn)定性。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，

一種含有雙饋感應(yīng)式風電機組電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定計算方法，將雙饋感應(yīng)式風電機組處理為負導(dǎo)納模型，包括如下的步驟：

1)導(dǎo)入雙饋感應(yīng)式風電機組接入電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)以及潮流計算數(shù)據(jù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)潮流計算結(jié)果和暫態(tài)導(dǎo)納矩陣，計算發(fā)電機初始值和負荷等效導(dǎo)納；

2)判斷系統(tǒng)的運行情況，根據(jù)系統(tǒng)的實際運行情況計算對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點導(dǎo)納矩陣，在此基礎(chǔ)之上加入負荷等效導(dǎo)納以修改網(wǎng)絡(luò)節(jié)點導(dǎo)納矩陣；