一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法技术方案

本发明专利技术涉及一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法包括：构建潮流方程，通过潮流方程获得各节点的功率不平衡方程、同步发电机的电抗、电压不平衡方程和含风电场节点电力系统的功率不平衡方程；基于各节点的功率不平衡方程、同步发电机的电抗、电压不平衡方程和含风电场节点电力系统的功率不平衡方程，建立极坐标形式的雅可比修正方程；基于雅可比修正方程采用迭代法完成一次潮流计算；建立包含二次调频算法和二次调压算法的二次潮流计算模型；通过调整无功功率的敏感度确定无功补偿点；通过敏感度设置异步风力发电机的布设位置。本发明专利技术提高了含风电机组电力系统的潮流计算精度，使其更符合工程实际。使其更符合工程实际。使其更符合工程实际。

【技术实现步骤摘要】
一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法。

技术介绍

[0002]随着能源危机的日益加剧以及人类环保意识的逐渐增强，作为可再生的绿色能源，风力发电得到了迅速发展。自上世纪90年代以来，世界上风力发电的装机容量以平均每年22％的速度增长，大容量新型风电场不断涌现。
[0003]然而，由于风力发电机多为异步发电机，它的运行需要无功电源的支持，这加重了电网的无功负担，使系统的潮流分布更加复杂。在此背景下，研究更为有效的潮流计算方法，对于充分发挥风电在电力系统中的重要作用具有非常重要的现实意义。
[0004]现阶段含风电场的常规潮流及其衍生算法将电力系统节点划分为PQ节点、PV节点和平衡节点，将风电场节点当作PQ节点来处理，其计算方法缺陷如下：
[0005]常规潮流及其衍生算法将电力系统节点划分为PQ节点、PV节点和平衡节点，再分别给这些节点的未知运行变量设置初值从而来求解潮流方程。其所给求解条件过于刚性和理想化，考虑到负荷以及发电机组都具有频率和电压调节特性，在稳态工况下系统频率和各节点电压不一定等于额定频率和电压。
[0006]对于含有风电机组电力系统的潮流计算，关键在于含风电场节点的处理。由于异步风机吸收的无功功率与端电压和转差有关，简单地将风电场作为PQ节点来处理是比较粗略的。
[0007]如公开号为CN114784807A，分布式电源接入配电网的电力系统能效分析潮流计算方法“包括：步骤1，采集接入配电网的分布式电源参数并建立分布式电源模型，将分布式电源模型模拟为注入电流模型；步骤2，将配电网处理为包括PV节点、PI节点、PQ节点和PQV节点的少环配电网，计算配电网末端的PV节点的注入无功功率修正量；步骤3，根据配电网的解环点，前推回代潮流计算，利用各节点的注入电流和PV节点的注入无功功率修正量，对各支路无功功率、有功功率和各节点电压进行迭代更新；步骤4，当判定PV节点电压和PQ节点电压均收敛时，得到分布式电源接入配电网的电力系统能效分析潮流计算结果。”[0008]因此亟需一种一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法，提高计算的精确度。

技术实现思路

[0009]本专利技术为解决现有的风电机组电力系统计算精度低的问题，提供了一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法，基于发电机组和负载的静态特性以及发电机功角特性(为简便，一下称之为全特性)，提出了一种新的异步风力发电机计算模型，并给出了包括一次潮流与二次潮流计算的全特性潮流算法。对于一次潮流计算出现的频率和电压不合理的情况，可以通过二次潮流计算进行调整。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术提出一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法，包括：
[0011]步骤1：构建包括异步风力发电机部分，同步发电机部分以及负荷支路部分的潮流方程；
[0012]步骤2：通过潮流方程获得各节点的功率不平衡方程、同步发电机的电抗、电压不平衡方程和含风电场节点电力系统的功率不平衡方程；
[0013]步骤3：基于各节点的功率不平衡方程、同步发电机的电抗、电压不平衡方程和含风电场节点电力系统的功率不平衡方程，建立极坐标形式的雅可比修正方程；
[0014]步骤4：基于雅可比修正方程采用迭代法完成一次潮流计算；
[0015]步骤5：建立包含二次调频算法和二次调压算法的二次潮流计算模型；
[0016]步骤6：二次调压算法包括计算有功功率的敏感度和计算调整无功功率的敏感度，通过调整无功功率的敏感度确定无功补偿点；
[0017]步骤7：通过判断调整有功功率的敏感度和调整无功功率的敏感度设置异步风力发电机的布设位置。
[0018]考虑到负荷以及发电机组都具有频率和电压调节特性，在稳态工况下系统频率和各节点电压不一定等于额定频率和电压，各个发电机组具有从而提出全特性潮流的概念。该算法不同于只计算节点电压和相角的常规潮流算法，也不同于只考虑系统频率变化的柔性潮流算法。该算法充分考虑系统频率和系统受扰时各同步发电机组的频率，对于一次潮流计算出现的频率和电压不合理的情况，可以通过二次潮流计算进行调整。
[0019]进一步的，步骤1所述异步风力发电机部分包括异步风机有功出力部分和异步风机无功出力部分，其中异步风机有功出力部分由风力决定为给定值，异步风机无功出力部分如公式(5)所示：
[0020][0021]其中，P和Q分别为异步风机输出的有功和无功功率，V为机端电压，x1为励磁电抗；x
m
为定子漏抗；x
n
为转子漏抗，r1为转子电阻，f0为与定子端连接的电网频率，p为发电机的极对数；
[0022]所述同步发电机部分包括同步发电机有功出力部分和同步发电机无功出力部分如公式(6)和(7)所示，其隐极机的出力部分如公式(8)和(9)所述：
[0023]P
Gi
＝K
fi
(f
i0
‑
f
i
)
ꢀꢀꢀ
(6)；
[0024]Q
Gi
＝K
Vi
(V
i0
‑
V
i
)
ꢀꢀꢀ
(7)；
[0025][0026][0027]其中，f
i0
为同步发电机组i(i＝1,2,...n)，的空载频率；f
i
为发电机发电频率；K
fi
为机组i的有功功率调差系数标么值的倒数；V
i0
为机组i的的空载电压，K
Vi
为机组i的无功电压调节系数标么值的倒数，E
q
为空载电势；δ
i
为功率角；x
di
为同步阻抗；
[0028]所述负荷支路部分包括计及负荷功率的电压静态特性负荷的有功部分和无功部
分，如公式(10)和(11)表示：
[0029][0030][0031]其中,P
Li0
和Q
Li0
分别为额定电压和额定频率下的负荷有功功率和负荷无功功率，称为负荷基点功率，K
PVi
、K
Pfi
和K
QVi
、K
Qfi
分别为负荷有功功率和负荷无功功率的电压调节系数和频率调节系数；
[0032]系统各节点线路损耗的有功功率和无功功率如公式(12)和(13)所示：
[0033]P
i
＝V
i
∑V
j
(G
ij cosθ
ij
+B
ij sinθ
ij
)
ꢀꢀꢀ
(12)；
[0034]Q
i
＝V
i
∑V
j
(G
ij sinθ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法，其特征在于，包括：步骤1：构建包括异步风力发电机部分，同步发电机部分以及负荷支路部分的潮流方程；步骤2：通过潮流方程获得各节点的功率不平衡方程、同步发电机的电抗、电压不平衡方程和含风电场节点电力系统的功率不平衡方程；步骤3：基于各节点的功率不平衡方程、同步发电机的电抗、电压不平衡方程和含风电场节点电力系统的功率不平衡方程，建立极坐标形式的雅可比修正方程；步骤4：基于雅可比修正方程采用迭代法完成一次潮流计算；步骤5：建立包含二次调频算法和二次调压算法的二次潮流计算模型；步骤6：二次调压算法包括计算有功功率的敏感度和计算调整无功功率的敏感度，通过调整无功功率的敏感度确定无功补偿点；步骤7：通过判断调整有功功率的敏感度和调整无功功率的敏感度设置异步风力发电机的布设位置。2.根据权利要求1所述的一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法，其特征在于，步骤1所述异步风力发电机部分包括异步风机有功出力部分和异步风机无功出力部分，其中异步风机有功出力部分由风力决定为给定值，异步风机无功出力部分如公式(5)所示：其中，P和Q分别为异步风机输出的有功和无功功率，V为机端电压，x1为励磁电抗；x
m
为定子漏抗；x
n
为转子漏抗，r1为转子电阻，f0为与定子端连接的电网频率，p为发电机的极对数；所述同步发电机部分包括同步发电机有功出力部分和同步发电机无功出力部分如公式(6)和(7)所示，其隐极机的出力部分如公式(8)和(9)所述：P
Gi
＝K
fi
(f
i0
‑
f
i
)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)；Q
Gi
＝K
Vi
(V
i0
‑
V
i
)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)；(7)；其中，f
i0
为同步发电机组i(i＝1,2,...n)，的空载频率；f
i
为发电机发电频率；K
fi
为机组i的有功功率调差系数标么值的倒数；V
i0
为机组i的的空载电压，K
Vi
为机组i的无功电压调节系数标么值的倒数，E
q
为空载电势；δ
i
为功率角；x
di
为同步阻抗；所述负荷支路部分包括计及负荷功率的电压静态特性负荷的有功部分和无功部分，如公式(10)和(11)表示：公式(10)和(11)表示：其中,P
Li0
和Q
Li0
分别为额定电压和额定频率下的负荷有功功率和负荷无功功率，称为负荷基点功率，K
PVi
、K
Pfi
和K
QVi
、K
Qfi
分别为负荷有功功率和负荷无功功率的电压调节系数和
频率调节系数；系统各节点线路损耗的有功功率和无功功率如公式(12)和(13)所示：P
i
＝V
i
∑V
j
(G
ij
cosθ
ij
+B
ij
sinθ
ij
)
ꢀꢀꢀꢀ
(12)；Q
i
＝V
i
∑V
j
(G
ij
sinθ
ij
‑
B
ij
cosθ
ij
)
ꢀꢀꢀ
(13)；其中，G和B分别为节点导纳矩阵的实部和虚部。3.根据权利要求2所述的一种含风电机组的电力系统全特性潮流计算方法，其特征在于，步骤2所述各节点的功率不平衡方程包括分别联立公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁耀祖，王明东，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：