[發明專利]一種含風機的擴展單機無窮大系統暫態功角穩定性分析方法

在審

• 申請號: 201910181814.2
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN110086206A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 王楊;孫士云;鄭新宇;張雪娟
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02H7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種含風機的擴展單機無窮大系統暫態功角穩定性分析方法，屬于電力系統穩定分析技術領域。當含風機的擴展單機無窮大系統中的一條輸電線路發生三相短路故障時，通過修改系統正常狀態下的節點導納矩陣，得到含風機的擴展單機無窮大系統之間的節點導納矩陣，利用WARD等值法消去中間節點，只保留同步發電機節點和無窮大系統兩節點，求取同步發電機和無窮大系統之間的等值阻抗，利用等面積法則求取含風機的擴展單機無窮大系統的極限切除角，進而判斷含風機的擴展單機無窮大系統的暫態功角穩定性。

技術領域

本發明涉及一種含風機的擴展單機無窮大系統暫態功角穩定性分析方法，屬于電力系統穩定分析技術領域。

背景技術

風機大規模接入電網會使整體同步運行的電力系統耦合大量的具有電力電子器件接口的非同步電源。風機的機組結構和運行特性不同于傳統的同步發電機機組，風機并網發電會對電力系統運行產生新的影響。這其中就包括對系統暫態穩定性的影響。電力系統的暫態穩定是電網安全運行的必備條件。所以研究含風機的擴展單機無窮大系統的暫態穩定問題具有重要的實際意義。

隨著風電規模的不斷增大，風電接入對系統功角穩定影響機理的研究值得重視。該專利基于風電機組在故障期間的等效外特性和單端送電系統的功率特性方程，研究不同故障位置對送端電網和受端電網之間電氣距離的影響，以及不同故障位置對系統暫態功角穩定性的影響機理。

基于擴展等面積法則提出研究風機接入影響的理論分析方法。使用該方法分析風機接入對單機無窮大系統暫態穩定的影響，分析過程中考慮風機接入產生最大程度影響的系統情況。研究風機的無功控制方式對系統暫態穩定的影響。使用提出的理論分析方法研究采用暫態無功支撐控制方式的風機的接入對系統暫態穩定的影響作用，從理論上對比風機采用不同無功控制方式時系統的暫態穩定情況。通過時域仿真驗證理論分析結論的正確性。研究表明，風機的無功控制方式并不是風機接入影響好壞的決定性因素。但是相較暫態無功支撐控制方式，接入系統的風機采用定單位功率因數的控制方式時系統的暫態穩定性更好。最后，基于研究內容總結出風機接入對單機無窮大系統暫態穩定的影響機理，歸納出決定風機接入影響的主要因素。并以此為依據對含有風機電力系統的運行方式提出相應建議，充分發揮風機接入對電力系統暫態穩定的正面影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種含風機擴展單機無窮大系統暫態功角穩定性分析方法，以用于解決分析系統發生大的擾動時暫態穩定性的變化趨勢。

本發明的技術方案是：一種含風機的擴展單機無窮大系統暫態功角穩定性分析方法，其特征在于：當含風機的擴展單機無窮大系統中的一條輸電線路發生三相短路故障時，通過修改系統正常狀態下的節點導納矩陣，得到含風機的擴展單機無窮大系統之間的節點導納矩陣，利用WARD等值法消去中間節點，只保留同步發電機節點和無窮大系統兩節點，求取同步發電機和無窮大系統之間的等值阻抗，利用等面積法則求取含風機的擴展單機無窮大系統的極限切除角，進而判斷含風機的擴展單機無窮大系統的暫態功角穩定性。

具體步驟為：

Step1：對正常運行時含風機的擴展單機無窮大系統進行分析

(1)根據含風機的擴展單機無窮大系統的網絡接線結構，形成系統的節點導納矩陣，具體節點導納形成方法如下：

若含風機的擴展單機無窮大系統的網絡節點數為m，它的節點導納矩陣為m·m階矩陣Y，節點導納矩陣Y各對角元素的自導納Y_ii等于相應節點所連接的導納之和：其中y_ij為節點i與節點j之間所連支路的導納；

節點導納矩陣Y各非對角元素的互導納Y_ij就等于任意兩個節點之間所連接導納的負值：Y_ij＝-y_ij；