[发明专利]含风电与抽水蓄能电站电力系统暂态稳定分析方法

说明书

本发明是一种含风电与抽水蓄能电站电力系统暂态稳定分析方法，其特点是，包括建立含风电与抽水蓄能电站的能量函数和建立水泵水轮机系统数学模型的内容，能够利用支路势能进行脆弱割集选取，分析出抽水蓄能机组工作在发电和电动两种不同状态对系统暂态稳定性的影响，并通过仿真验证分析结果，所提出的含风电与抽水蓄能电站的能量函数，可用于分析系统的暂态稳定性。具有方法科学合理，适用性强，分析准确，效果佳的优点。

技术领域

本发明涉及风电与抽水蓄能电站暂态稳定分析技术领域，是一种含风电与抽水蓄能电站电力系统暂态稳定分析方法。

背景技术

电力系统中风电的装机容量不断增加，风电的波动性和随机性将会加剧系统有功功率的不平衡，风电多使用双馈感应电机接入电网，相比传统发电机将降低系统整体的惯性，对电力系统稳定带来诸多问题。抽水蓄能机组具有反应迅速，运行灵活等优势，能够有效平衡风电等新能源发电波动。

现有对于电力系统暂态稳定问题分析方法包括：数值仿真法、直接法和能量函数法。数值仿真法不能对系统稳定性做出定量评价且计算速度较慢；直接法对系统模型的适应性很差；现有的能量函数法做出的定量分析偏差大，分析准确率低。迄今尚未见有关含风电与抽水蓄能电站电力系统暂态稳定分析方法的文献报道和实际应用。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，分析准确，效果佳的含风电与抽水蓄能电站电力系统暂态稳定分析方法。

实现本发明目的采用的技术方案是，一种含风电与抽水蓄能电站电力系统暂态稳定分析方法，其特征是，它包括以下内容：

1)建立含风电与抽水蓄能电站系统的能量函数

单机无穷大系统的暂态能量函数，表达式为式(1)：

其中，V为事故后任意时刻t系统的暂态能量，V_KE为暂态动能，V_PE为暂态势能，M_i为第i台发电机的转动惯量，ω_i表示第i台发电机的角速度，ω_N表示为系统参考机的额定转速，ω_k(u)表示为第k条支路两端角速度差，t_c为故障切除时间，P_k(u)为第k条支路有功潮流，为第k条支路故障后平衡状态下的有功潮流；

当风电机组和抽蓄机组接入系统后，则抽蓄机组和风机也有网络暂态能量分布，相对于故障后稳定平衡点的含风电与抽水蓄能电站的单机无穷大系统的电力系统暂态能量函数表达式为式(2)：

其中，P_w(u)是第j台风机的有功潮流，是第j台风机相对于故障后稳定平衡点的有功功率，ω_j(u)为第j台风机所接节点的角频率，P_h(u)为第c台抽蓄机组的有功功率，是第c台抽蓄机组相对于故障后稳定平衡点的有功功率，ω_c(u)为第c台抽蓄机组所接节点的角频率；

2)建立水泵水轮机系统数学模型

水泵水轮机是抽水蓄能电站的主要设备之一，其正向旋转时运行在水轮机工况，反向旋转时运行在水泵工况，水泵水轮机调节系统主要包括调速器、电液随动系统、水泵水轮机引水系统以及电机，简化的非线性水泵水轮机模型表示为式(3)：

其中，q为流量，y为导叶开度，h为水头，p为机械功率，q_nl为空载流量，A为导叶系数，其值为式(4)：

其中，y_FL为导叶开度参考值，y_NL为空载导叶开度。