專利名稱：基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法。
背景技術(shù)：
近幾年，風(fēng)電已成為增長(zhǎng)速度最快的發(fā)電方式。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電正逐步走向規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化，成為電網(wǎng)電源中的重要組成部分，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度將產(chǎn)生重大的影響，其中雙饋風(fēng)電機(jī)組占了很大的比重。由于大型風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組數(shù)目可達(dá)到數(shù)十至百余臺(tái)，在電網(wǎng)規(guī)劃和電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析時(shí)，如果所有機(jī)組都使用詳細(xì)模型，將極大地增加電力系統(tǒng)的分析規(guī)模和仿真時(shí)間，帶來(lái)的計(jì)算開(kāi)銷將難以承受，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)許多嚴(yán)重的問(wèn)題，例如模型的有效性、數(shù)據(jù)的修正等，所以建立風(fēng)電場(chǎng)等值模型非常必要。目前的風(fēng)電場(chǎng)等值方法有多種，如容量加權(quán)等值、按優(yōu)化算法等值等。按容量加權(quán)等值:如果不考慮風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)電網(wǎng)的功率損耗，則風(fēng)電場(chǎng)所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相當(dāng)于接在同一母線上，可用一臺(tái)等值風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)表示，采用按容量加權(quán)等值方法對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)群進(jìn)行等值。但是該方法需要滿足前提條件:風(fēng)電場(chǎng)中所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接于同一母線，而且具有相同的風(fēng)速作用，忽略了風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速分布和內(nèi)電網(wǎng)的功率損耗。另外，加權(quán)聚合法存在精度較低等問(wèn)題。按優(yōu)化算法等值:風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)電網(wǎng)的功率損耗可用一個(gè)等值阻抗來(lái)表示。風(fēng)電場(chǎng)的等值參數(shù)中除了包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特性和風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)電網(wǎng)功率損耗等參數(shù)外，還包括風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速分布等信息，這些參數(shù)與風(fēng)電場(chǎng)的輸入和輸出關(guān)系不能顯式表示，比較好的方法是采用某種優(yōu)化算法進(jìn)行求解。例如，遺傳算法作為模擬自然法則的一種優(yōu)化算法，是按照一定的基因編碼執(zhí)行遺傳操作，根據(jù)個(gè)體適應(yīng)值在解空間進(jìn)行隨機(jī)搜索，當(dāng)采用保留最佳個(gè)體策略時(shí)，理論上可得到問(wèn)題的最優(yōu)解。但是，按優(yōu)法算法等值大都比較復(fù)雜，且在大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題中，往往都難以得到解析解，而需要用迭代的算法來(lái)尋找結(jié)果，如遺傳算法，蟻群算法以及粒子群優(yōu)化算法等，這類算法在求解大規(guī)模問(wèn)題時(shí)必須具有較大的種群規(guī)模，而這會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，但如果種群規(guī)模過(guò)小，則極易陷入局部最優(yōu)，這對(duì)風(fēng)電場(chǎng)等值問(wèn)題適用性有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，可以提高等值模型的建立速度，提高電力系統(tǒng)的分析精度。為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是:基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，包括步驟:建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型；在所述詳細(xì)模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值，獲取所述詳細(xì)模型的輸出特性曲線；其中，所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)包括:風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量、輸入發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩、定子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、勵(lì)磁電抗以及發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)；在所述等值模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，獲取所述等值模型的輸出特性曲線；采集所述詳細(xì)模型的輸出特性曲線以及所述等值模型的輸出特性曲線；根據(jù)采集結(jié)果建立目標(biāo)函數(shù)；不斷調(diào)整所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，計(jì)算所述目標(biāo)函數(shù)的值；當(dāng)若所述目標(biāo)函數(shù)的值達(dá)到第一預(yù)定數(shù)值，則利用此時(shí)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析；當(dāng)調(diào)整次數(shù)達(dá)到預(yù)定的次數(shù)時(shí)，利用最小的目標(biāo)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析。本發(fā)明方法基于猴群算法，在建立的雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型中輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行仿真得到各自模型的輸出特性曲線；采集各自的輸出特性曲線，建立目標(biāo)函數(shù)；以雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)為猴群搜索因子，尋求使目標(biāo)函數(shù)值最小時(shí)，對(duì)應(yīng)的雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)；從而確定雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型中各參數(shù)的取值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電力系統(tǒng)分析，可以提高等值模型建立的速度，提高電力系統(tǒng)的分析精度。


圖1為本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式為便于理解，下面將結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明提出一種基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，請(qǐng)參考圖1，包括步驟:S101、建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型；S102、在詳細(xì)模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值，獲取詳細(xì)模型的輸出特性曲線；S103、在等值模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，獲取等值模型的輸出特性曲線；S104、采集詳細(xì)模型的輸出特性曲線以及等值模型的輸出特性曲線；S105、根據(jù)采集結(jié)果建立目標(biāo)函數(shù)；S106、不斷調(diào)整雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的值；S107、當(dāng)目標(biāo)函數(shù)的值達(dá)到第一預(yù)定數(shù)值，則利用此時(shí)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析；當(dāng)調(diào)整次數(shù)達(dá)到預(yù)定的次數(shù)時(shí)，利用最小的目標(biāo)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析。本發(fā)明方法基于猴群算法，在建立的雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型中輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行仿真得到各自模型的輸出特性曲線；采集各自的輸出特性曲線，建立目標(biāo)函數(shù)；以雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)為猴群搜索因子，尋求使目標(biāo)函數(shù)值最小時(shí)，對(duì)應(yīng)的雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)；從而確定雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型中各參數(shù)的取值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電力系統(tǒng)分析，可以提高等值模型建立的速度，提高電力系統(tǒng)的分析精度。為更好的說(shuō)明本發(fā)明，將從下面幾部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明；
一、建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型；如何建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型，可采用一般的方法，具體建立過(guò)程，下面將不進(jìn)行詳細(xì)闡述，大致過(guò)程如下:第一步:采集待建立模型的風(fēng)電場(chǎng)中的所有雙饋風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速、有功功率、機(jī)端電壓等運(yùn)行參數(shù)。利用這些實(shí)測(cè)參數(shù)搭建出有效的單臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)模型。第二步:以單臺(tái)風(fēng)機(jī)模型為基礎(chǔ)搭建整體雙饋機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，即可得到本發(fā)明的雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型。以3臺(tái)風(fēng)機(jī)為例；雙饋風(fēng)機(jī)構(gòu)建的風(fēng)電場(chǎng)詳細(xì)模型，表I給出了各發(fā)電機(jī)的具體參數(shù)；每臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)均經(jīng)由一臺(tái)變比為0.69kV/35kV的理想變壓器連接到集總母線上，再經(jīng)由風(fēng)電場(chǎng)集總變壓器Trf_Grid (變比為35kV/110kV)連接到外部系統(tǒng)。表I詳細(xì)模型發(fā)電機(jī)參數(shù)
權(quán)利要求
1.于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，其特征在于，包括步驟: 建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型； 在所述詳細(xì)模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值，獲取所述詳細(xì)模型的輸出特性曲線；其中，所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)包括:風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量、輸入發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩、定子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、勵(lì)磁電抗以及發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)； 在所述等值模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，獲取所述等值模型的輸出特性曲線； 采集所述詳細(xì)模型的輸出特性曲線以及所述等值模型的輸出特性曲線； 根據(jù)采集結(jié)果建立目標(biāo)函數(shù)； 不斷調(diào)整所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，計(jì)算所述目標(biāo)函數(shù)的值； 當(dāng)所述目標(biāo)函數(shù)的值達(dá)到第一預(yù)定數(shù)值時(shí)，利用此時(shí)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析；當(dāng)調(diào)整次數(shù)達(dá)到預(yù)定的次數(shù)時(shí)，利用最小的目標(biāo)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，其特征在于， 所述目標(biāo)函數(shù)為
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，其特征在于，所述不斷調(diào)整所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，計(jì)算所述目標(biāo)函數(shù)的值的步驟具體為: 從初始的雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值開(kāi)始，每次隨機(jī)調(diào)整所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)中的值。
4.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，其特征在于，所述不斷調(diào)整所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，計(jì)算所述目標(biāo)函數(shù)的值的步驟具體為: 從初始的雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值開(kāi)始，進(jìn)行當(dāng)前次調(diào)整，調(diào)整時(shí)，增大所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)中一部分參數(shù)的值，減小所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)中另一部分參數(shù)的值；每調(diào)整一次，計(jì)算當(dāng)前的目標(biāo)函數(shù)值，并比較所述當(dāng)前的目標(biāo)函數(shù)值與當(dāng)前次調(diào)整前的目標(biāo)函數(shù)值的大?。? 當(dāng)所述當(dāng)前的目標(biāo)函數(shù)值減去當(dāng)前次調(diào)整前的目標(biāo)函數(shù)值的差值小于第二預(yù)定數(shù)值時(shí)，按照當(dāng)前次的調(diào)整方向進(jìn)行下一次的調(diào)整；否則，按照與當(dāng)前次的調(diào)整方向相異的方向進(jìn)行下一次的調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提出基于雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型的電力系統(tǒng)分析方法，包括步驟建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和雙饋風(fēng)電場(chǎng)的等值模型；在詳細(xì)模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值，獲取詳細(xì)模型的輸出特性曲線；在等值模型中，輸入雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，獲取等值模型的輸出特性曲線；采集詳細(xì)模型的輸出特性曲線以及等值模型的輸出特性曲線；根據(jù)采集結(jié)果建立目標(biāo)函數(shù)；不斷調(diào)整雙饋風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的預(yù)設(shè)值，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的值；當(dāng)目標(biāo)函數(shù)的值達(dá)到第一預(yù)定數(shù)值時(shí)，利用此時(shí)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析；當(dāng)調(diào)整次數(shù)達(dá)到預(yù)定的次數(shù)時(shí)，利用最小的目標(biāo)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的等值模型進(jìn)行電力系統(tǒng)分析；可以提高等值模型的建立速度，提高電力系統(tǒng)的分析精度。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103093027SQ20121052445
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者曾杰, 曾沅, 趙艷軍, 張彤, 陳曉科, 褚溫家, 陳迅, 徐軒 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 天津大學(xué)