[发明专利]含双馈风机的动态安全域优化算法

说明书

本发明公开了一种含双馈风机的动态安全域优化算法：构建含双馈风机系统的等值单机无穷大系统模型，求解机械功率P_m和电磁功率P_e；构建映射模型；迭代求解映射模型。本发明能够缩短系统整体判稳时间，提高计及双馈风机的动态安全域的精确度，提高动态安全域的计算速度。

技术领域

本发明涉及电气设备及电气工程，更具体的说，是涉及一种含双馈风机的动态安全域优化算法。

背景技术

基于双馈风电感应发电机DFIG(doubly-fed induction generator)的变速风电机组转子转速与电网频率解耦，能够实现发电机组有功、无功功率解耦控制，其基本结构图1所示。目前，对含有风电系统的暂态稳定研究多是利用等面积法则或时域仿真从理论上分析DFIG对稳定性的影响。研究风电场机组的类型、控制方式、接入点、接入容量、接入方式(包括直接接入、替代同步发电机接入)、原电网参数等对功角、惯性中心、摇摆曲线等的影响。

SIME(Single Machine Equivalent)算法采用CCCOI-RM变换。将多机系统转换为双机系统，再等值为单机无穷大系统。其特点是存在单机无穷大系统候补机群组和快速的判断稳定与失稳标准。其中，单机无穷大候补机群组是指对故障清除后的每一个时步，依据分群原则，每一步长确定新的分群方式、存储分群方式、更新之前已形成的单机无穷大系统组。所有的单机无穷大系统的组合称为单机无穷大系统候补机群组。当单机无穷大候补机群组中任一单机无穷大系统满足稳定或失稳标准时，停止仿真时域计算。判断稳定与失稳标准如下：

当单机无穷大系统在t_u时刻失稳，到达失稳角δ_u，则应满足：

式中：P_a(t)＝P_m(t)-P_e(t)，P_m为机械功率，P_e为电磁功率；t₀为故障初始时刻；ω(t_u)为t_u时刻单机无穷大系统的角速度。

当单机无穷大系统在t_r时刻到达返回角δ_r，则应满足：

ω(t_r)＝0，P_a(t_r)＜0 (2)

稳定裕度表示为：

式中：A_dec为减速面积；A_acc为加速面积；η为稳定裕度。

现代电力系统分析中，动态安全域概念的引入使得稳定分析结果清晰可视，控制策略的计算得到极大的简化。动态安全域定义在有功功率注入空间内，若目标系统在一组给定注入下，发生任意故障后若该系统仍能保持暂态稳定，则称这组注入位于动态安全域内；相反，若系统不能保持暂态稳定，则称该组注入位于动态安全域外。仿真试验表明，可以利用超平面来近似描述动态安全域。

式中：表示超平面的方程系数；表示临界有功功率注入向量；表示注入空间的维数；表示观察变量，通常取1，保守取0.9。动态安全域作为一种严谨的评估算法，其拓扑性质表现为：

①动态安全域内部没有“空洞”，只要注入功率向量Y在安全域内，在该系统扰动下，系统就能保持暂态稳定；

②动态安全域外面不存在“孤岛”，不会“打结”，如果注入功率向量Y在安全域外，说明该注入必定造成系统暂态失稳；

以上性质表明动态安全域是一种能够用于工程的可靠的暂态稳定评估算法。

发明内容