[发明专利]基于同步参考坐标系的阻抗网络建模与稳定性分析方法

权利要求书

1.一种基于同步参考坐标系的阻抗网络建模与稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集目标系统的机网参数；

S2：根据所述机网参数进行潮流计算，以得到用于构建系统中各设备阻抗矩阵模型的状态变量初值；

S3：根据所述状态变量初值建立系统中各设备的阻抗矩阵模型，所述S3，进一步包括：

S31：建立电力设备的阻抗矩阵模型，包括：

基于第i个电力设备的dq旋转坐标系，根据其电路结构、详细的控制策略和锁相环，建立该设备的小信号状态空间模型，具体如下式：

式(1)中：x，y，u分别表示系统的状态变量、输出变量和输入变量，A，B，C，D表示具有相应维度的系数矩阵，Δ表示增量计算；

选取设备出口处的电压u_dqi和电流i_dqi作为接口变量，即

式(2)经过拉普拉斯变换可整理为s域内的代数方程的形式：

式(3)中：s表示拉普拉斯算子；

推导得到电力设备出口电压和电流之间的关系，即阻抗矩阵模型：

Δu_dqi＝Z_i(s)Δi_dqi＝[C(sI-A)^-1B+D]Δi_dqi (4)

式(4)中：Z_i表示第i个电力设备的阻抗矩阵模型，阻抗矩阵的阶数是2×2阶；

阻抗矩阵模型Z_i可表示为下式：

式(5)中：阻抗矩阵的每个元素Z_kmi(s)＝a_kmi(s)/b_kmi(s)，k＝d，q，m＝d，q，且a_kmi(s)和b_kmi(s)都是关于拉普拉斯算子s的多项式；

S32：建立交流电网的阻抗矩阵模型，包括：

将系统中交流线路的阻抗转换到同步旋转坐标系下，并进行推导后得到线路的阻抗矩阵模型可表示为：

式(6)中，Z_L是一个2×2阶矩阵，ω₀＝2πf，f为系统频率，r_∑表示线路总电阻，L_∑表示线路总电抗；

S4：将系统中各设备的阻抗矩阵模型转换到全网统一的坐标系中；

S5：构建整体系统的阻抗网络模型；

S6：将所述阻抗网络模型聚合为组合阻抗矩阵；

S7：根据所述组合阻抗矩阵进行振荡稳定性分析。

2.根据权利要求1所述的基于同步参考坐标系的阻抗网络建模与稳定性分析方法，其特征在于，所述目标系统包括：发电子系统、输电子系统和配用电子系统，所述机网参数至少包括：

发电子系统中：火/水电基地中水电机组或者火电机组的台数，水/汽轮机参数，发电机、励磁系统、调速器、轴系系统和机端变压器的结构和参数，储能基地的场站网络拓扑结构，储能基地变流器的控制策略和参数，可再生能源发电基地中风机和太阳能光伏电池板的类型和台数、变流器的控制策略和控制参数、风速和光照强度；

输电子系统中：传统/柔性直流输电系统换流站的控制策略和控制器参数，无功补偿装置的结构和容量，直流输电线路的型号和长度，交流输电系统的拓扑结构、各条线路的型号和参数；

配用电子系统中：交直流配电系统的拓扑结构、变流器的控制策略和参数，分布式发电系统中风机和太阳能光伏电池板的类型和台数、变流器的控制策略和控制参数、风速和光照强度，变流器型恒功率负载中变流器的控制策略和参数。

3.根据权利要求1所述的基于同步参考坐标系的阻抗网络建模与稳定性分析方法，其特征在于，所述S2，进一步包括：

根据系统拓扑和相应的元件参数，构建系统的节点导纳矩阵；选取系统一个预设的运行工况，结合各元件的已知运行条件，求取系统未知的运行状态，得到全网的稳态运行状态，并将所述全网的稳态运行状态作为后续构建系统中各设备阻抗矩阵模型的状态变量初始值，其中，所述全网的稳态运行状态至少包括：火电机组、风电机组、光伏单元、储能单元、柔直、FACTS装置的状态变量初值。