CN108110765B - 一种新能源与电网配合供电方法及其校验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源与电网配合供电方法及其校验装置，方法包括：（1）建立电力系统模型，所述电力系统包括微电网和电力网；对电力系统的稳定性进行初步验证；（2）根据步骤（1）的结果，选择性对电力系统的稳定性进行二次验证；（3）根据步骤（2）确定电力系统的不稳定状态；（4）切除不稳定点，进行转供判断，调配微电网与电力网配合，进行电力系统切除不稳定点后的电力转供选择。本发明提供了通过分步骤的判断方式使得失稳的情况能够被及时、迅速的判断出，并且针对初级模型存在的可能导致的漏判断的情况，采用二次模型进行筛选，从而不仅保障了分析的速度，而且还提高了分析的准确性，进一步抑制了系统故障的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统小扰动稳定性判断方法，尤其是一种新能源与电网配合供电方法及其校验装置。
背景技术
电力系统中各个节点实时处于动态的过程，即负载需求时刻在变化，进而需要发电出力也时刻变化。当存在突然的增加的大负荷或者丢失的大负荷，突然发生的出力故障等，均会导致电力系统发生震荡从而可能导致出现系统故障。而由于现电力系统安装了很多的智能设备，且调度对电能的供应实施了严密的监控管理，因此，大大降低了出现大干扰的可能性，但却无法避免因为负荷、分布式电源等设备的并、离网带来的电力系统小扰动，因为这些小扰动通常是由负载侧带来的，这些负载侧的变动不会受到调度等电力部门的直接控制。因此，研究如何保障电力系统能够在小扰动的情况下仍然保持稳定是及其重要的问题。
而现有技术中，虽然采用了一系列的非常复杂的模型，但是这样的处理方式也使得小干扰的判断变得十分耗时，如果发生小干扰之后系统已经处于失稳状态，这种耗时将会使得系统的问题像滚雪球一样越来越严重最终导致系统全面崩溃。
尤其在具备新能源如光伏或风电的系统中，由于新能源发电的不稳定性以及电力系统需求本身的不稳定性，会加大系统的不稳定性。需要快速查找系统的不稳定，并进行验证，同时，快速切除不稳定的点，形成新的供电路径，以使系统稳定供电。
发明内容
因此，针对上述问题，本发明提供了一种新能源与电网配合供电方法,通过分步骤的判断方式使得失稳的情况能够被及时、迅速的判断出，并且针对初级模型存在的可能导致的漏判断的情况，采用二次模型进行筛选，从而不仅保障了分析的速度，而且还提高了分析的准确性，进一步抑制了系统故障的发生。
为了达到上述目的，本发明提出了一种新能源与电网配合供电方法,包括以下步骤：
(1)建立电力系统模型，所述电力系统包括微电网和电力网；对电力系统的稳定性进行初步验证；
(2)根据步骤(1)的结果，选择性对电力系统的稳定性进行二次验证；
(3)根据步骤(2)确定电力系统的不稳定状态；
(4)切除不稳定点，进行转供判断，调配微电网与电力网配合，进行电力系统切除不稳定点后的电力转供选择。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，步骤(1)包括：
1)建立电力系统动态模型：
其中，x为第一状态变量，包括发电机的功角、角速度；y为第二状态变量，包括网络潮流计算的节点电压幅值、相角；p为控制变量，包括节点负荷、控制器增益、时间常数；f为描述包括发电机转子运动方程、电磁暂态过程、励磁调节器动态过程的非线性方程组；g为网络的潮流代数方程组；
2)建立线性化模型：
其中，
(x0,y0,p0)是给定平衡点；
3)建立稳定区域：
其中，S1为当p变化时，有一实特征值从原点穿过虚轴，系统出现的分岔点；S2为当p变化时，有一对共轭复特征值穿过虚轴，系统出现的分岔点；S3为当p变化时，
不可逆时，系统出现的分岔点；
4)从数据采集与控制系统采集电力系统数据进行初步稳定性验证：将电力系统实时数据代入建立的模型中，判断是否在稳定区域内，如果是则实施步骤(2)，如果否则判定电力系统失稳，实施步骤(3)。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，步骤(2)包括：
1)建立二次验证模型：
由
得到系统特征值向量为
λ＝[λ1，λ2，…，λi，…，λn]
其中，λi＝ai±jΩi，ai为衰减系数，Ωi为振频；
系统阻尼比
二次稳定区域定义为满足以下两个条件的系统运行点的集合：
a.衰减系数ai≤-d1，d1是大于0的实数；
b.系统阻尼比ξi≥d2，d2是大于0的实数；
2)采用步骤(1)中应用的电力系统实时数据带入建立的二次验证模型中，判断是否在二次稳定区域内，如果是则判定电力系统稳定，
如果否则判定电力系统失稳。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，步骤(4)具体包括：
a.经过二次电力系统稳定性验证后，确定电力系统处于不稳定状态，对电力系统进行潮流计算；基于所述步骤(1)中建立的电力系统模型，搜索节点关系，确定节点电压和电流；
b.考虑负荷电压、电流的运行特性，计算负荷数据；
c.比较负荷电压、电流的运行特性与节点电压和电流特性，查找节点电压和电流的异常输出；
d.切除对应的异常输出节点；
e.重新进行微电网和电力网的供电路径进行选择，形成转供方案。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，其特征在于，还包括将不稳定点以及转供方案的通知以信息的形式发送到操作人员的移动终端上；所述信息包括短信、微信。
一种新能源与电网配合供电的校验装置,包括：
一次校验模块，建立电力系统模型，所述电力系统包括微电网和电力网；
对电力系统的稳定性进行初步验证；
二次校验模块，根据所述一次校验模块的结果，选择性对电力系统的稳定性进行二次验证；
稳定性判断模块，根据所述二次校验模块确定电力系统的不稳定状态；
转供模块，切除不稳定点，进行转供判断，调配微电网与电力网配合，进行电力系统切除不稳定点后的电力转供选择。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，所述一次校验模块检验方式具体包括：
动态模型建立模块，建立电力系统动态模型：
其中，x为第一状态变量，包括发电机的功角、角速度；y为第二状态变量，包括网络潮流计算的节点电压幅值、相角；p为控制变量，包括节点负荷、控制器增益、时间常数；f为描述包括发电机转子运动方程、电磁暂态过程、励磁调节器动态过程的非线性方程组；g为网络的潮流代数方程组；
线性化模型建立模块，建立线性化模型：
其中，
(x0,y0,p0)是给定平衡点；
稳定区域判断模块，建立稳定区域：
其中，S1为当p变化时，有一实特征值从原点穿过虚轴，系统出现的分岔点；S2为当p变化时，有一对共轭复特征值穿过虚轴，系统出现的分岔点；S3为当p变化时，
不可逆时，系统出现的分岔点；
从数据采集与控制系统采集电力系统数据进行初步稳定性验证：将电力系统实时数据代入建立的模型中，判断是否在稳定区域内，如果是则进行二次校验，如果否则判定电力系统失稳，实施查找不稳定点。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，所述二次校验模块检验方式具体包括：
二次模型建立模块，建立二次验证模型：
由
得到系统特征值向量为
λ＝[λ1，λ2，…，λi，…，λn]
其中，λi＝ai±jΩi，ai为衰减系数，Ωi为振频；
系统阻尼比
二次稳定区域定义为满足以下两个条件的系统运行点的集合：
c.衰减系数ai≤-d1，d1是大于0的实数；
d.系统阻尼比ξi≥d2，d2是大于0的实数；
二次稳定性判断模块，采用所述二次模型建立模块中应用的电力系统实时数据带入建立的二次验证模型中，判断是否在二次稳定区域内，如果是则判定电力系统稳定，如果否则判定电力系统失稳。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，转供模块具体包括如下执行转供的方式：
a.经过二次电力系统稳定性验证后，确定电力系统处于不稳定状态，对电力系统进行潮流计算；基于所述步骤(1)中建立的电力系统模型，搜索节点关系，确定节点电压和电流；
b.考虑负荷电压、电流的运行特性，计算负荷数据；
c.比较负荷电压、电流的运行特性与节点电压和电流特性，查找节点电压和电流的异常输出；
d.切除对应的异常输出节点；
e.重新进行微电网和电力网的供电路径进行选择，形成转供方案。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，还包括将不稳定点以及转供方案的通知还以信息的形式发送到操作人员的移动终端上；所述信息包括短信、微信。
本发明通过设置两阶段的判断方式，使得失稳的情况能够被及时迅速的判断出，并且针对漏判断的情况进行了二次检查，进而提高了判断的准确性。
附图说明
图1是新能源与电网配合供电方法流程图。
具体实施方式
请参见图1，一种新能源与电网配合供电方法,包括以下步骤：
(1)建立电力系统模型，所述电力系统包括微电网和电力网；对电力系统的稳定性进行初步验证；
(2)根据步骤(1)的结果，选择性对电力系统的稳定性进行二次验证；
(3)根据步骤(2)确定电力系统的不稳定状态；
(4)切除不稳定点，进行转供判断，调配微电网与电力网配合，进行电力系统切除不稳定点后的电力转供选择。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，其特征在于，步骤(1)包括：
1)建立电力系统动态模型：
其中，x为第一状态变量，包括发电机的功角、角速度；y为第二状态变量，包括网络潮流计算的节点电压幅值、相角；p为控制变量，包括节点负荷、控制器增益、时间常数；f为描述包括发电机转子运动方程、电磁暂态过程、励磁调节器动态过程的非线性方程组；g为网络的潮流代数方程组；
2)建立线性化模型：
其中，
(x0,y0,p0)是给定平衡点；
3)建立稳定区域：
其中，S1为当p变化时，有一实特征值从原点穿过虚轴，系统出现的分岔点；S2为当p变化时，有一对共轭复特征值穿过虚轴，系统出现的分岔点；S3为当p变化时，
不可逆时，系统出现的分岔点；
4)从数据采集与控制系统采集电力系统数据进行初步稳定性验证：将电力系统实时数据代入建立的模型中，判断是否在稳定区域内，如果是则实施步骤(2)，如果否则判定电力系统失稳，实施步骤(3)。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，步骤(2)包括：
1)建立二次验证模型：
由
得到系统特征值向量为
λ＝[λ1，λ2，…，λi，…，λn]
其中，λi＝ai±jΩi，ai为衰减系数，Ωi为振频；
系统阻尼比
二次稳定区域定义为满足以下两个条件的系统运行点的集合：
e.衰减系数ai≤-d1，d1是大于0的实数；
f.系统阻尼比ξi≥d2，d2是大于0的实数；
2)采用步骤(1)中应用的电力系统实时数据带入建立的二次验证模型中，判断是否在二次稳定区域内，如果是则判定电力系统稳定，
如果否则判定电力系统失稳。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，步骤(4)具体包括：
a.经过二次电力系统稳定性验证后，确定电力系统处于不稳定状态，对电力系统进行潮流计算；基于所述步骤(1)中建立的电力系统模型，搜索节点关系，确定节点电压和电流；
b.考虑负荷电压、电流的运行特性，计算负荷数据；
c.比较负荷电压、电流的运行特性与节点电压和电流特性，查找节点电压和电流的异常输出；
d.切除对应的异常输出节点；
e.重新进行微电网和电力网的供电路径进行选择，形成转供方案。
所述的一种新能源与电网配合供电方法，还包括将不稳定点以及转供方案的通知以信息的形式发送到操作人员的移动终端上；所述信息包括短信、微信。
一种新能源与电网配合供电的校验装置,包括：
一次校验模块，建立电力系统模型，所述电力系统包括微电网和电力网；
对电力系统的稳定性进行初步验证；
二次校验模块，根据所述一次校验模块的结果，选择性对电力系统的稳定性进行二次验证；
稳定性判断模块，根据所述二次校验模块确定电力系统的不稳定状态；
转供模块，切除不稳定点，进行转供判断，调配微电网与电力网配合，进行电力系统切除不稳定点后的电力转供选择。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，所述一次校验模块检验方式具体包括：
动态模型建立模块，建立电力系统动态模型：
其中，x为第一状态变量，包括发电机的功角、角速度；y为第二状态变量，包括网络潮流计算的节点电压幅值、相角；p为控制变量，包括节点负荷、控制器增益、时间常数；f为描述包括发电机转子运动方程、电磁暂态过程、励磁调节器动态过程的非线性方程组；g为网络的潮流代数方程组；
线性化模型建立模块，建立线性化模型：
其中，
(x0,y0,p0)是给定平衡点；
稳定区域判断模块，建立稳定区域：
其中，S1为当p变化时，有一实特征值从原点穿过虚轴，系统出现的分岔点；S2为当p变化时，有一对共轭复特征值穿过虚轴，系统出现的分岔点；S3为当p变化时，
不可逆时，系统出现的分岔点；
从数据采集与控制系统采集电力系统数据进行初步稳定性验证：将电力系统实时数据代入建立的模型中，判断是否在稳定区域内，如果是则进行二次校验，如果否则判定电力系统失稳，实施查找不稳定点。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，所述二次校验模块检验方式具体包括：
二次模型建立模块，建立二次验证模型：
由
得到系统特征值向量为
λ＝[λ1，λ2，…，λi，…，λn]
其中，λi＝ai±jΩi，ai为衰减系数，Ωi为振频；
系统阻尼比
二次稳定区域定义为满足以下两个条件的系统运行点的集合：
g.衰减系数ai≤-d1，d1是大于0的实数；
h.系统阻尼比ξi≥d2，d2是大于0的实数；
二次稳定性判断模块，采用所述二次模型建立模块中应用的电力系统实时数据带入建立的二次验证模型中，判断是否在二次稳定区域内，如果是则判定电力系统稳定，如果否则判定电力系统失稳。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，转供模块具体包括如下执行转供的方式：
a.经过二次电力系统稳定性验证后，确定电力系统处于不稳定状态，对电力系统进行潮流计算；基于所述步骤(1)中建立的电力系统模型，搜索节点关系，确定节点电压和电流；
b.考虑负荷电压、电流的运行特性，计算负荷数据；
c.比较负荷电压、电流的运行特性与节点电压和电流特性，查找节点电压和电流的异常输出；
d.切除对应的异常输出节点；
e.重新进行微电网和电力网的供电路径进行选择，形成转供方案。
所述的一种新能源与电网配合供电的校验装置，还包括将不稳定点以及转供方案的通知还以信息的形式发送到操作人员的移动终端上；所述信息包括短信、微信。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种新能源与电网配合供电方法,其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立电力系统模型，所述电力系统包括微电网和电力网；对电力系统的稳定性进行初步验证；
(2)根据步骤(1)的结果，选择性对电力系统的稳定性进行二次验证；
(3)根据步骤(2)确定电力系统的不稳定状态；
(4)切除不稳定点，进行转供判断，调配微电网与电力网配合，进行电力系统切除不稳定点后的电力转供选择；步骤(1)包括：
1)建立电力系统动态模型：
其中，x为第一状态变量，包括发电机的功角、角速度；y为第二状态变量，包括网络潮流计算的节点电压幅值、相角；p为控制变量，包括节点负荷、控制器增益、时间常数；f为描述包括发电机转子运动方程、电磁暂态过程、励磁调节器动态过程的非线性方程组；g为网络的潮流代数方程组；
2)建立线性化模型：
其中，
(x0,y0,p0)是给定平衡点；
3)建立稳定区域：
其中，S1为当p变化时，有一实特征值从原点穿过虚轴，系统出现的分岔点；S2为当p变化时，有一对共轭复特征值穿过虚轴，系统出现的分岔点；S3为当p变化时，
不可逆时，系统出现的分岔点；
4)从数据采集与控制系统采集电力系统数据进行初步稳定性验证：
将电力系统实时数据代入建立的模型中，判断是否在稳定区域内，如果是则实施步骤(2)，如果否则判定电力系统失稳，实施步骤(3)；步骤(2)包括：
1)建立二次验证模型：
由
得到系统特征值向量为
λ＝[λ1，λ2，…，λi，…，λn]
其中，λi＝ai±jΩi，ai为衰减系数，Ωi为振频；
系统阻尼比
二次稳定区域定义为满足以下两个条件的系统运行点的集合：
a.衰减系数ai≤-d1，d1是大于0的实数；
b.系统阻尼比ξi≥d2，d2是大于0的实数；
2)采用步骤(1)中应用的电力系统实时数据代入建立的二次验证模型中，判断是否在二次稳定区域内，如果是则判定电力系统稳定，如果否则判定电力系统失稳；步骤(4)具体包括：
a.经过二次电力系统稳定性验证后，确定电力系统处于不稳定状态，对电力系统进行潮流计算；基于所述步骤(1)中建立的电力系统模型，搜索节点关系，确定节点电压和电流；
b.考虑负荷电压、电流的运行特性，计算负荷数据；
c.比较负荷电压、电流的运行特性与节点电压和电流特性，查找节点电压和电流的异常输出；
d.切除对应的异常输出节点；
e.重新进行微电网和电力网的供电路径进行选择，形成转供方案；设置两阶段的判断方式，使得失稳的情况能够被及时迅速的判断出，并且针对漏判断的情况进行了二次检查，进而提高了判断的准确性；还包括将不稳定点以及转供方案的通知以信息的形式发送到操作人员的移动终端上；所述信息包括短信、微信。
2.一种新能源与电网配合供电的校验装置,其特征在于，包括：
一次校验模块，建立电力系统模型，所述电力系统包括微电网和电力网；
对电力系统的稳定性进行初步验证；
二次校验模块，根据所述一次校验模块的结果，选择性对电力系统的稳定性进行二次验证；
稳定性判断模块，根据所述二次校验模块确定电力系统的不稳定状态；
转供模块，切除不稳定点，进行转供判断，调配微电网与电力网配合，进行电力系统切除不稳定点后的电力转供选择；所述一次校验模块检验方式具体包括：
动态模型建立模块，建立电力系统动态模型：
其中，x为第一状态变量，包括发电机的功角、角速度；y为第二状态变量，包括网络潮流计算的节点电压幅值、相角；p为控制变量，包括节点负荷、控制器增益、时间常数；f为描述包括发电机转子运动方程、电磁暂态过程、励磁调节器动态过程的非线性方程组；g为网络的潮流代数方程组；
线性化模型建立模块，建立线性化模型：
其中，
(x0,y0,p0)是给定平衡点；
稳定区域判断模块，建立稳定区域：
其中，S1为当p变化时，有一实特征值从原点穿过虚轴，系统出现的分岔点；S2为当p变化时，有一对共轭复特征值穿过虚轴，系统出现的分岔点；S3为当p变化时，
不可逆时，系统出现的分岔点；
从数据采集与控制系统采集电力系统数据进行初步稳定性验证：
将电力系统实时数据代入建立的模型中，判断是否在稳定区域内，如果是则进行二次校验，如果否则判定电力系统失稳，实施查找不稳定点；所述二次校验模块检验方式具体包括：
二次模型建立模块，建立二次验证模型：
由
得到系统特征值向量为
λ＝[λ1，λ2，…，λi，…，λn]
其中，λi＝ai±jΩi，ai为衰减系数，Ωi为振频；
系统阻尼比
二次稳定区域定义为满足以下两个条件的系统运行点的集合：
c.衰减系数ai≤-d1，d1是大于0的实数；
d.系统阻尼比ξi≥d2，d2是大于0的实数；
二次稳定性判断模块，采用所述二次模型建立模块中应用的电力系统实时数据带入建立的二次验证模型中，判断是否在二次稳定区域内，如果是则判定电力系统稳定，如果否则判定电力系统失稳；转供模块具体包括如下执行转供的方式：
a.经过二次电力系统稳定性验证后，确定电力系统处于不稳定状态，对电力系统进行潮流计算；基于所述一次校验模块中建立的电力系统模型，搜索节点关系，确定节点电压和电流；
b.考虑负荷电压、电流的运行特性，计算负荷数据；
c.比较负荷电压、电流的运行特性与节点电压和电流特性，查找节点电压和电流的异常输出；
d.切除对应的异常输出节点；
e.重新进行微电网和电力网的供电路径进行选择，形成转供方案；设置两阶段的判断方式，使得失稳的情况能够被及时迅速的判断出，并且针对漏判断的情况进行了二次检查，进而提高了判断的准确性；还包括将不稳定点以及转供方案的通知还以信息的形式发送到操作人员的移动终端上；所述信息包括短信、微信。
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2018
- 2018-01-20 CN CN201810056104.2A patent/CN108110765B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7786617B2 (en) * | 2004-09-28 | 2010-08-31 | American Power Conversion Corporation | System and method for allocating power to loads |
| CN103368175A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-23 | 上海交通大学 | 电力系统动态稳定在线评估方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A general method for small signal stability analysis;Yu.V. Makarov等;《IEEE Transactions on Power Systems》;19980831;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108110765A (zh) | 2018-06-01 |
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