本公開涉及新能源電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定量化評(píng)價(jià),具體涉及新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息,不必然構(gòu)成在先技術(shù)。
2、在目前大力推進(jìn)水力、光伏、風(fēng)能等清潔能源發(fā)電的新形勢下,建設(shè)水電、光電、風(fēng)電等綜合清潔能源發(fā)電基地,是能源電力領(lǐng)域的重要舉措。隨著以風(fēng)電、光伏為代表的新能源高速增長,新能源在電網(wǎng)中的滲透率不斷增加。由于大規(guī)模新能源基地遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,為滿足大規(guī)模新能源基地電力遠(yuǎn)距離外送的迫切需求,發(fā)展特高壓遠(yuǎn)距離送電技術(shù)是電力發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。其中,柔性直流輸電系統(tǒng)在電力網(wǎng)互聯(lián)和大容量遠(yuǎn)距離輸電等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。大規(guī)模新能源經(jīng)柔直外送將是偏遠(yuǎn)地區(qū)、沙戈荒等新能源基地主要采取的技術(shù)方案。然而,大規(guī)模新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)電力電子設(shè)備滲透率高、交互作用強(qiáng)、暫態(tài)穩(wěn)定裕度小,容易出現(xiàn)暫態(tài)失穩(wěn)事故,嚴(yán)重威脅了送端電網(wǎng)的安全運(yùn)行以及新能源的可靠消納。
3、目前,針對(duì)單新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問題,已有研究利用多種方法分析了單新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問題,例如eac分析、李雅普諾夫函數(shù)法、能量函數(shù)法、平方和(sum?ofsquare,sos)估計(jì)法、相圖分析及分岔分析等方法。但是,由于新能源電力電子設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性與同步機(jī)明顯不同,基于同步機(jī)數(shù)學(xué)方程與動(dòng)態(tài)特性的能量函數(shù)構(gòu)造方法難以適用,因此將已有基于同步機(jī)的分析方法直接應(yīng)用于多電力電子裝備系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)具有較大的挑戰(zhàn)。另一方面,也有研究提出了一些基于人工智能和數(shù)值仿真的暫態(tài)穩(wěn)定分析評(píng)估方法。但相較于理論分析方法,數(shù)值仿真方法耗時(shí)較長,也無法為運(yùn)行人員提供暫態(tài)穩(wěn)定裕度等相關(guān)指標(biāo)。因此,針對(duì)具有多個(gè)電力電子裝備的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng),暫態(tài)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法仍不完善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本公開為了解決上述問題,提出了新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng),基于二階估計(jì)實(shí)現(xiàn)新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性量化評(píng)價(jià),同時(shí)考慮新能源與柔直裝備條件,量化計(jì)算暫態(tài)大擾動(dòng)故障發(fā)生后保障系統(tǒng)穩(wěn)定的極限切除時(shí)間,指導(dǎo)大規(guī)模新能源基地經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的控制與保護(hù)裝置的參數(shù)設(shè)置。
2、根據(jù)一些實(shí)施例,本公開采用如下技術(shù)方案:
3、新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,包括:
4、獲取新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的一次接線拓?fù)?,根?jù)一次接線拓?fù)浣⑿履茉丛O(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型、柔直多設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型,以及新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型;
5、根據(jù)線性化模型構(gòu)建系統(tǒng)狀態(tài)矩陣,根據(jù)非線性化模型初步確定一組一型平衡點(diǎn),通過系統(tǒng)狀態(tài)矩陣對(duì)從一組一型平衡點(diǎn)中篩選各目標(biāo)一型平衡點(diǎn),并計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的一階參數(shù)矩陣;
6、根據(jù)非線性模型計(jì)算海森矩陣,利用海森矩陣計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的二階參數(shù)矩陣;
7、根據(jù)一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程,根據(jù)故障軌跡和一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程,確定故障軌跡與超切面方程的交點(diǎn),將所有所得交點(diǎn)的時(shí)間中的最小值作為故障的極限切除時(shí)間。
8、根據(jù)一些實(shí)施例,本公開采用如下技術(shù)方案:
9、新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),包括:
10、模型構(gòu)建模塊,用于獲取新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的一次接線拓?fù)?,根?jù)一次接線拓?fù)浣⑿履茉丛O(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型、柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型,以及新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型;
11、一階參數(shù)確定模塊,用于一階參數(shù)確定模塊,用于根據(jù)線性化模型構(gòu)建系統(tǒng)狀態(tài)矩陣,根據(jù)非線性化模型初步確定一組一型平衡點(diǎn),通過系統(tǒng)狀態(tài)矩陣對(duì)從一組一型平衡點(diǎn)中篩選各目標(biāo)一型平衡點(diǎn),并計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的一階參數(shù)矩陣;
12、二階參數(shù)確定模塊,用于根據(jù)非線性模型計(jì)算海森矩陣,利用海森矩陣計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的二階參數(shù)矩陣;
13、量化評(píng)估模塊,用于根據(jù)一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程,根據(jù)故障軌跡和一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程,確定故障軌跡與超切面方程的交點(diǎn),將所有所得交點(diǎn)的時(shí)間中的最小值作為故障的極限切除時(shí)間。
14、根據(jù)一些實(shí)施例,本公開采用如下技術(shù)方案:
15、一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令,所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí),實(shí)現(xiàn)所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法。
16、根據(jù)一些實(shí)施例,本公開采用如下技術(shù)方案:
17、一種電子設(shè)備,包括:處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序;其中,處理器與存儲(chǔ)器連接,計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中,當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí),所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序,以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本公開的有益效果為:
19、本公開的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,提供的多種故障下極限切除時(shí)間準(zhǔn)確度較高,有利于大規(guī)模新能源基地經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限情況的在線識(shí)別和判斷,及時(shí)隔離故障、防止連鎖故障的發(fā)生,還可用于研究網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行工況、控制器參數(shù)等因素對(duì)系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間的影響,整體上能夠提高大規(guī)模新能源基地經(jīng)柔直送出系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間的精確計(jì)算和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。
20、本公開的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,采用的模型簡單,數(shù)值計(jì)算要求低,適用于對(duì)稱以及不對(duì)稱故障,便于應(yīng)用于大規(guī)模新能源基地經(jīng)柔直送出系統(tǒng)。
21、本公開的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,能夠精確計(jì)算不同類型故障下系統(tǒng)故障切除時(shí)間,實(shí)現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定性的量化評(píng)估,同時(shí)還可進(jìn)一步研究網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行工況、控制器參數(shù)等因素對(duì)系統(tǒng)故障極限切除時(shí)間的影響;計(jì)算流程簡便、計(jì)算方法清晰、計(jì)算結(jié)果易于使用,便于現(xiàn)有大規(guī)模新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)場景的現(xiàn)場應(yīng)用,在暫態(tài)穩(wěn)定性量化評(píng)價(jià)以及考慮暫態(tài)穩(wěn)定性的規(guī)劃設(shè)計(jì)方面都具有較大優(yōu)勢。
1.新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,包括:
2.如權(quán)利要求1所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,根據(jù)一次接線拓?fù)浣⑿履茉础⑷嶂倍嘣O(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型,包括:所述一次接線拓?fù)錇樾履茉醇叭嶂痹O(shè)備的控制器參數(shù)以及系統(tǒng)運(yùn)行工況的所有基本數(shù)據(jù),獲取所述新能源及柔直設(shè)備的控制器參數(shù)以及系統(tǒng)運(yùn)行工況的所有基本數(shù)據(jù),根據(jù)獲取的所有基本數(shù)據(jù)建立新能源設(shè)備、柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型,其中,建立新能源設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型時(shí)僅考慮鎖相環(huán)動(dòng)態(tài),對(duì)外表現(xiàn)為電流源特性,新能源設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型分別由微分方程以及輸入輸出接口方程組成;建立柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型時(shí)僅考慮虛擬同步控制環(huán)節(jié),對(duì)外表現(xiàn)為電壓源特性,柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型由微分方程以及輸入輸出接口方程組成。
3.如權(quán)利要求1所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,根據(jù)線性化模型構(gòu)建系統(tǒng)狀態(tài)矩陣,包括:聯(lián)立新能源設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型、柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型以及網(wǎng)絡(luò)方程,得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣。
4.如權(quán)利要求1所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型,包括:根據(jù)一次接線拓?fù)浣⑿履茉唇?jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型,包括:聯(lián)立新能源設(shè)備、柔直設(shè)備的非線性模型以及網(wǎng)絡(luò)方程,得到新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型。
5.如權(quán)利要求1所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,根據(jù)非線性模型初步確定一組一型平衡點(diǎn),包括:依據(jù)一型平衡點(diǎn)僅有一個(gè)非穩(wěn)特征根的定義,初步計(jì)算得到非線性模型的非穩(wěn)特征根,將計(jì)算所得到非線性模型的非穩(wěn)特征根作為一型平衡點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求4所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,通過系統(tǒng)狀態(tài)矩陣從一組一型平衡點(diǎn)中篩選目標(biāo)一型平衡點(diǎn),并計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的一階參數(shù)矩陣,包括:從初步確定的一型平衡點(diǎn)中,通過系統(tǒng)狀態(tài)矩陣對(duì)初步得到的各一型平衡點(diǎn)進(jìn)行篩選,根據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)矩陣計(jì)算特征值,確定目標(biāo)一型平衡點(diǎn);計(jì)算目標(biāo)一型平衡點(diǎn)的非穩(wěn)特征根對(duì)應(yīng)的左特征向量,將各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)的非穩(wěn)特征根對(duì)應(yīng)的左特征向量作為各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面方程的一階參數(shù)矩陣。
7.如權(quán)利要求1所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,利用海森矩陣計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的二階參數(shù)矩陣滿足:
8.如權(quán)利要求1所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,根據(jù)一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程為:
9.如權(quán)利要求6所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法,其特征在于,根據(jù)故障軌跡和一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程,確定故障軌跡與超切面方程的交點(diǎn),包括:將故障軌跡帶入任一超切面方程中,當(dāng)超切面方程的函數(shù)fi的值的符號(hào)發(fā)生變化時(shí),就認(rèn)為故障軌跡穿過這一超切平面,即滿足:
10.新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,包括:
11.如權(quán)利要求10所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,在所述模型構(gòu)建模塊中,根據(jù)一次接線拓?fù)浣⑿履茉?、柔直多設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型,包括:所述一次接線拓?fù)錇樾履茉醇叭嶂痹O(shè)備的控制器參數(shù)以及系統(tǒng)運(yùn)行工況的所有基本數(shù)據(jù),獲取所述新能源及柔直設(shè)備的控制器參數(shù)以及系統(tǒng)運(yùn)行工況的所有基本數(shù)據(jù),根據(jù)獲取的所有基本數(shù)據(jù)建立新能源設(shè)備、柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型,其中,建立新能源設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型時(shí)僅考慮鎖相環(huán)動(dòng)態(tài),對(duì)外表現(xiàn)為電流源特性,新能源設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型分別由微分方程以及輸入輸出接口方程組成;建立柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型時(shí)僅考慮虛擬同步控制環(huán)節(jié),對(duì)外表現(xiàn)為電壓源特性,柔直設(shè)備的暫態(tài)降階的線性化模型由微分方程以及輸入輸出接口方程組成。
12.如權(quán)利要求11所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型,包括:根據(jù)一次接線拓?fù)浣⑿履茉唇?jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型,包括:聯(lián)立新能源設(shè)備、柔直設(shè)備的非線性模型以及網(wǎng)絡(luò)方程,得到新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的非線性化模型。
13.如權(quán)利要求10所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,在所述一階參數(shù)確定模塊中,根據(jù)非線性模型初步確定一組一型平衡點(diǎn),包括:依據(jù)一型平衡點(diǎn)僅有一個(gè)非穩(wěn)特征根的定義,初步計(jì)算得到非線性模型的非穩(wěn)特征根,將計(jì)算所得到非線性模型的非穩(wěn)特征根作為一型平衡點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求13所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,通過系統(tǒng)狀態(tài)矩陣從一組一型平衡點(diǎn)中篩選目標(biāo)一型平衡點(diǎn),并計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的一階參數(shù)矩陣,包括:根據(jù)初步確定的一型平衡點(diǎn),通過系統(tǒng)狀態(tài)矩陣對(duì)初步確定的一型平衡點(diǎn)進(jìn)行篩選,根據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)矩陣計(jì)算特征值,確定目標(biāo)一型平衡點(diǎn);計(jì)算目標(biāo)一型平衡點(diǎn)的非穩(wěn)特征根對(duì)應(yīng)的左特征向量,將各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)的非穩(wěn)特征根對(duì)應(yīng)的左特征向量作為各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面方程的一階參數(shù)矩陣。
15.如權(quán)利要求10所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,在所述二階參數(shù)確定模塊中,利用海森矩陣計(jì)算各目標(biāo)一型平衡點(diǎn)超切面的二階參數(shù)矩陣滿足:
16.如權(quán)利要求10所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,在所述量化評(píng)估模塊中,根據(jù)一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程為:
17.如權(quán)利要求10所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)系統(tǒng),其特征在于,根據(jù)故障軌跡和一階參數(shù)矩陣以及二階參數(shù)矩陣構(gòu)建對(duì)應(yīng)的超切面方程,確定故障軌跡與超切面方程的交點(diǎn),包括:將故障軌跡帶入任一超切面方程中,當(dāng)超切面方程的函數(shù)fi的值的符號(hào)發(fā)生變化時(shí),就認(rèn)為故障軌跡穿過這一超切平面,即滿足:
18.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其特征在于,所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令,所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí),實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法。
19.一種電子設(shè)備,其特征在于,包括:處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序;其中,處理器與存儲(chǔ)器連接,計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中,當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí),所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序,以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限評(píng)價(jià)方法。