[發明專利]一種電力系統即插即用的穩定性分析與控制方法

有效

• 申請號: 202010432570.3
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111555311B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王若谷;秦博宇;王永利;方鋮;郭峰;張哲;戴立森;高欣;孫宏麗;馮南戰;薛軍;王辰曦
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 蔡和平

一種電力系統即插即用的穩定性分析與控制方法，利用仿真估計方法離線估計子系統的LIOS屬性，其中，LIOS屬性包括局部穩定域以及漸近增益；通過基于鄰接矩陣法的分布式信息采集算法，獲取全部子系統的LIOS屬性信息，利用穩定性準則判斷含可再生能源的電力系統的穩定性，為可再生能源的接入與退出提供接口條件。利用解耦的思想分析含可再生能源的電力系統的穩定性，具有靈活性和快速性，為含可再生能源的電力系統“即插即用”提供指導，保障系統的安全穩定運行。并且仿真結果與計算結果相吻合。本發明利用穩定性準則判斷含可再生能源的電力系統的穩定性，為含可再生能源的電力系統的運行提供指導。

技術領域

本發明屬于電力系統分析與控制技術領域，具體涉及一種電力系統即插即用的穩定性分析與控制方法。

背景技術

隨著經濟社會的發展，我國能源需求持續增長，能源資源和環境問題日益突出，加快開發利用可再生能源已成為我國應對日益嚴峻的能源環境問題的必由之路。然而，含可再生能源的電力系統運行工況復雜多變，電力系統中的潮流分布具有強隨機性和不確定性，容易引發節點電壓越限與線路過載等多種問題。可再生能源發電設備大多采用電力電子接口并網，其固有的弱慣性特點可能惡化電力系統的阻尼特性，引發系統動態響應惡化等問題，甚至引發暫態失穩與電壓崩潰。這些問題嚴重制約了可再生能源在我國電力系統中的大規模應用。

為了最大限度的接納與利用可再生能源，電力系統應該具有“即插即用”的特點。因此，有必要提出一種適應含可再生能源的電力系統“即插即用”的穩定性分析與控制方法，為含可再生能源的電力系統的運行提供指導。

穩定性分析是含可再生能源的電力系統“即插即用”功能的核心，其為新能源發電設備及其他動態設備的接入與退出提供接口條件。目前，時域仿真法廣泛用于電力系統的穩定性分析，雖然時域仿真可以對系統進行精確的穩定性評估，但是其計算量較大，并且無法獲得系統穩定裕度等量化分析結果。Lyapunov理論為電力系統的穩定性分析提供另一種途徑，通過計算初始狀態到給定穩定區域邊界的距離可以得到量化的穩定性分析結果。然而，由于缺乏用于構造Lyapunov函數的一般性算法使得該理論難以應用于一般非線性系統，同時，Lyapunov理論研究對象自治系統，無法量化分析外部擾動對系統的影響。

研究非線性系統穩定性的另一種途徑是輸入-狀態穩定性(ISS)理論，ISS理論將Lyapunov方法和輸入-輸出穩定理論相結合，將互聯系統分解為若干子系統，然后利用子系統的ISS特性及其連接關系研究互聯系統的穩定性。“分解”的思想賦予ISS理論靈活性和快速性，適用于含可再生能源的電力系統“即插即用”場景。

發明內容

本發明的目的是提供一種電力系統即插即用的穩定性分析與控制方法。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種電力系統即插即用的穩定性分析與控制方法，包括如下步驟：

S1，利用仿真估計方法離線估計子系統的LIOS屬性，其中，LIOS屬性包括局部穩定域以及漸近增益；

S2，通過基于鄰接矩陣法的分布式信息采集算法，獲取步驟S1估計的全部子系統的LIOS屬性信息，利用穩定性準則判斷含可再生能源的電力系統的穩定性，為可再生能源的接入與退出提供接口條件。

本發明進一步的改進在于，步驟S1中，利用仿真估計方法離線估計子系統的LIOS屬性的具體過程為：

第1步，選擇子系統的狀態變量x以及輸出y；

第2步，參考子系統的保護配置，給定子系統的安全運行約束；

第3步，給定輸入信號u，固定子系統的初始狀態x₀，得到輸出y；

取t→∞時刻輸出信號的穩態值，此時β＝0，輸入-輸出增益近似估計為：