基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)電匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)電匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法，屬于電力系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)匯集區(qū)域仿真領(lǐng)域。本方法提取前一時(shí)刻最后一步仿真計(jì)算得到的主干網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，作為本時(shí)刻第一步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算初始值；提取本時(shí)刻第I-1步風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，修改主干網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)場(chǎng)接入節(jié)點(diǎn)注入量；根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行第I步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量；將第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量與前步計(jì)算的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量標(biāo)幺化后做差值后求無(wú)窮范數(shù)，若滿足最大容忍偏差或計(jì)算步數(shù)抵達(dá)上限時(shí)，則完成本時(shí)刻主網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)仿真。本發(fā)明能夠近似降低計(jì)算負(fù)擔(dān)，提升仿真速度，并適宜于模擬較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)風(fēng)電匯集區(qū)域的動(dòng)態(tài)特性。
【專利說(shuō)明】 基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)電匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)匯集區(qū)域仿真【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)風(fēng)電匯集區(qū)域發(fā)生數(shù)次電壓誘導(dǎo)型多風(fēng)場(chǎng)連鎖脫網(wǎng)事故，對(duì)該區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行時(shí)序準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)仿真被認(rèn)為是分析系統(tǒng)電壓安全狀態(tài)以及事故擴(kuò)散機(jī)理的有效方法。風(fēng)電匯集區(qū)域時(shí)序仿真，即是通過(guò)建立風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)，靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，靜態(tài)無(wú)功發(fā)生器等設(shè)備的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及匯集區(qū)域網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)模型，通過(guò)計(jì)算模型來(lái)完成對(duì)風(fēng)電匯集區(qū)域電壓、功率等物理量變化過(guò)程的仿真。但不同于傳統(tǒng)水火電廠接入?yún)^(qū)域，風(fēng)電匯集區(qū)域在仿真時(shí)包含多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)，不僅需要完成匯集區(qū)域主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，還要進(jìn)行各風(fēng)場(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算及風(fēng)場(chǎng)內(nèi)設(shè)備相關(guān)物理量變動(dòng)的計(jì)算，并使主干網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)場(chǎng)內(nèi)設(shè)備間的計(jì)算結(jié)果匹配。并且由于目前我國(guó)大部分風(fēng)機(jī)的機(jī)端電壓安全運(yùn)行范圍為額定電壓，其他設(shè)備亦有相關(guān)安全運(yùn)行要求，因此需要模擬緊急狀況下設(shè)備退出運(yùn)行的情形。
[0003]但現(xiàn)有時(shí)序仿真系統(tǒng)，往往建立于整體網(wǎng)絡(luò)的集中式模型，各類設(shè)備擁有暫態(tài)模型。鑒于風(fēng)電匯集區(qū)域主干網(wǎng)絡(luò)與風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)模型天然分離，且對(duì)風(fēng)場(chǎng)中數(shù)量龐大的風(fēng)機(jī)進(jìn)行暫態(tài)仿真計(jì)算將給計(jì)算機(jī)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)，現(xiàn)有時(shí)序仿真方法并不適宜風(fēng)電匯集區(qū)域進(jìn)行相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的仿真計(jì)算。
[0004]在本發(fā)明所述計(jì)算方法中，涉及電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的概念，潮流計(jì)算是要求解一組由潮流方程描述的非線性代數(shù)方程組，具體方法公開(kāi)在張伯明、陳壽孫、嚴(yán)正在的《高等電力網(wǎng)絡(luò)分析》中（清華大學(xué)出版社2007年9月，第二版，pp. 172-187)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)場(chǎng)匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法，本發(fā)明能夠利用并行計(jì)算和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似降低計(jì)算負(fù)擔(dān)，提升仿真速度，并適宜于模擬較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)風(fēng)電匯集區(qū)域的動(dòng)態(tài)特性。以適應(yīng)目前風(fēng)電匯集區(qū)域準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算需求。
[0006]本發(fā)明提出的一種基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)電匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法，其特征在于，每一時(shí)刻的仿真計(jì)算包括主干網(wǎng)絡(luò)仿真和風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真兩個(gè)部分，兩個(gè)部分并行計(jì)算，仿真時(shí)刻間隔設(shè)置為十毫秒量級(jí)；其中，所述主干網(wǎng)絡(luò)仿真具體包括以下步驟：
[0007]I. I)提取前一時(shí)刻最后一步仿真計(jì)算得到的主干網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，作為本時(shí)刻第一步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算初始值，之后轉(zhuǎn)步驟I. 3);該數(shù)據(jù)包括PV節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功和電壓幅值、PQ節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功、負(fù)荷有功和無(wú)功、平衡節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角；
[0008]I. 2)提取本時(shí)刻第I-I步風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，包括各風(fēng)場(chǎng)出口有功和無(wú)功功率統(tǒng)一用Sh表示，修改主干網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)場(chǎng)接入節(jié)點(diǎn)注入量；
[0009]I. 3)根據(jù)步驟I. I)或步驟I. 2)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行第I步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量仏；
[0010]1.4)將第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量仏與前步計(jì)算的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量Uh標(biāo)么化后做差值后求無(wú)窮范數(shù)，設(shè)置最大容忍偏差ε ;若滿足
IUi-UhI I ( ε，或計(jì)算步數(shù)I抵達(dá)上限Imax時(shí)，則完成本時(shí)刻主網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)仿真，將本時(shí)刻主網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算中第I步計(jì)算結(jié)果作為仿真結(jié)果輸出，轉(zhuǎn)步驟I. I)進(jìn)行下一時(shí)刻主干網(wǎng)絡(luò)仿真，同時(shí)轉(zhuǎn)步驟2. I)進(jìn)行下一時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)仿真；否則，轉(zhuǎn)步驟
I.2)進(jìn)行第1+1步主干網(wǎng)絡(luò)仿真，同時(shí)轉(zhuǎn)步驟2. 2)進(jìn)行第1+1步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)仿真；
[0011]所述風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真具體包括以下步驟：
[0012]2. I)提取前一時(shí)刻最后一步仿真計(jì)算風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，作為本時(shí)刻第一步風(fēng)場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型初始值，之后轉(zhuǎn)步驟2. 3)，風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括風(fēng)機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)端電壓幅值；
[0013]2. 2)提取本時(shí)刻第I-I步仿真風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，包括風(fēng)機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)端電壓幅值，修改場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型中的電壓輸入量I^1 ；向量I^1表示第
I-I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算所得場(chǎng)內(nèi)設(shè)備機(jī)端電壓向量；
[0014]2. 3)預(yù)先設(shè)定場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型中的參考值，具體為風(fēng)機(jī)有功參考值PWTC，、風(fēng)機(jī)無(wú)功參考值qWTC，raf、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置電壓參考值uSVS Mf或無(wú)功參考值qsvs，Mf，進(jìn)行設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算，獲取場(chǎng)內(nèi)設(shè)備功率輸出，第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果用向量S1表示；第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算包括正常狀態(tài)下風(fēng)機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算，以及保護(hù)動(dòng)作時(shí)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算；
[0015]2.4)用第I-I步主干網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算所得風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量Uh，修改風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)中外網(wǎng)等值平衡節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角；
[0016]2. 5)進(jìn)行第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，獲得風(fēng)電場(chǎng)總功率輸出向量S1，之后轉(zhuǎn)步驟 I. 4)。
[0017]本發(fā)明的特點(diǎn)和效果是：
[0018]本發(fā)明方法中建立了風(fēng)電匯集區(qū)域主干網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和各風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算相分離的架構(gòu)，從而使風(fēng)電匯集區(qū)域仿真計(jì)算能夠兼顧多風(fēng)場(chǎng)間電氣耦合關(guān)系、各風(fēng)場(chǎng)自身精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及風(fēng)場(chǎng)內(nèi)多種設(shè)備自身準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過(guò)程的特性。相比于傳統(tǒng)的集中式暫態(tài)仿真方法，能夠利用并行計(jì)算和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似降低計(jì)算負(fù)擔(dān)，提升仿真速度，并適宜于模擬較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)風(fēng)電匯集區(qū)域的動(dòng)態(tài)特性。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明提出的基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)電匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下：
[0020]本發(fā)明提出的基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)電匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法，其特征在于，每一時(shí)刻的仿真計(jì)算包括主干網(wǎng)絡(luò)仿真和風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真兩個(gè)部分，兩個(gè)部分并行計(jì)算，仿真時(shí)刻間隔At設(shè)置為十毫秒量級(jí)（一般取值范圍為50Hz工頻對(duì)應(yīng)半周期至各類保護(hù)動(dòng)作時(shí)延之間，實(shí)施例中取IOms);其中，所述主干網(wǎng)絡(luò)仿真具體包括以下步驟：
[0021]I. I)提取前一時(shí)刻最后一步仿真計(jì)算得到的主干網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，作為本時(shí)刻第一步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算初始值，之后轉(zhuǎn)步驟I. 3);該數(shù)據(jù)包括PV節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功和電壓幅值、PQ節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功、負(fù)荷有功和無(wú)功、平衡節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角；
[0022]I. 2)提取本時(shí)刻第I-I步風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，包括各風(fēng)場(chǎng)出口有功和無(wú)功功率統(tǒng)一用Sh表示，修改主干網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)場(chǎng)接入節(jié)點(diǎn)注入量（有功和無(wú)功功率總加）；
[0023]I. 3)根據(jù)步驟I. I)或步驟I. 2)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行第I步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量仏（包括幅值相角）；
[0024]I. 4)將第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量U1與前步計(jì)算的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量Uh標(biāo)么化后做差值后求無(wú)窮范數(shù)（向量最大分量值），設(shè)置最大容忍偏差ε (本實(shí)施例取值為le-4?le-5);若滿足| !U1-Uf11 | ( ε，或計(jì)算步數(shù)I抵達(dá)上限Imax時(shí)（本實(shí)施例取值為100)，則認(rèn)為完成本時(shí)刻主網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)仿真，將本時(shí)刻主網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算中第I步計(jì)算結(jié)果作為仿真結(jié)果輸出，轉(zhuǎn)步驟I. D進(jìn)行下一時(shí)刻主干網(wǎng)絡(luò)仿真，同時(shí)轉(zhuǎn)步驟2. I)進(jìn)行下一時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)仿真；否則，轉(zhuǎn)步驟I. 2)進(jìn)行第1+1步主干網(wǎng)絡(luò)仿真，同時(shí)轉(zhuǎn)步驟2. 2)進(jìn)行第1+1步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)仿真；
[0025]所述風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真具體包括以下步驟：
[0026]2. I)提取前一時(shí)刻最后一步仿真計(jì)算風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，作為本時(shí)刻第一步風(fēng)場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型初始值，之后轉(zhuǎn)步驟2. 3)，風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括風(fēng)機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)端電壓幅值；
[0027]2. 2)提取本時(shí)刻第I-I步仿真風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，包括風(fēng)機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)端電壓幅值（向量I^1表示第I-I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算所得場(chǎng)內(nèi)設(shè)備機(jī)端電壓向量），修改場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型中的電壓輸入量；
[0028]2. 3)預(yù)先設(shè)定場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型中的參考值，具體為風(fēng)機(jī)有功參考值PWTC，、風(fēng)機(jī)無(wú)功參考值qWTC，raf、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置電壓參考值uSVS Mf或無(wú)功參考值qsvs，Mf(外部控制程序或人工設(shè)定，取值不超過(guò)設(shè)備容量限制及電壓限值），進(jìn)行設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算，獲取場(chǎng)內(nèi)設(shè)備功率輸出，第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果用向量S1表示；第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算包括正常狀態(tài)下風(fēng)機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算，以及保護(hù)動(dòng)作時(shí)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算；本實(shí)施例具體包括如下步驟：
[0029]2. 3. I)正常狀態(tài)下風(fēng)機(jī)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果：
[0030]風(fēng)機(jī)等效交軸電動(dòng)勢(shì)參考值eWTC，qref； I如式⑴：
/7WTG^ef-xWTG/ 1 V
[0031 ] %TG,qrefi =( I )

liWTGJ
[0032]式⑴中uWT(U為風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓值，是向量U1的分量；xWTCS聯(lián)系電抗值，由風(fēng)機(jī)及其控制器參數(shù)確定；
[0033]風(fēng)機(jī)等效交軸電動(dòng)勢(shì)eWTC，q； I如式⑵：
eWTG?qrefi,’、
[0034]L \ / = ^(2)

丄 + Jwtg ·5
[0035]式⑵中Twtc為時(shí)間常數(shù)，由風(fēng)機(jī)控制器參數(shù)確定；s為拉普拉斯算子；
[0036]風(fēng)機(jī)等效直軸電動(dòng)勢(shì)參考值eWTC，dref；!如式（3):
^_ QWTG^fxWTG ,
[0037]eWTG細(xì)7 =h u^ iUI13)

uWTGJ
[0038]風(fēng)機(jī)等效直軸電動(dòng)勢(shì)eWTC，d，工如式（4):
_ ^WTG.drefJ,..
[0039]eWiGAJ = T~7r-；〔4 )
i + *s
[0040]風(fēng)機(jī)有功Pwtcu如式（5)：
eWTaqJ^WTGJ,
[0041 ] Pwtg1/ =、5)

-xWTG
[0042]風(fēng)機(jī)無(wú)功Qwtcu如式（6)：
[0043]?/Ν = %TG.dJ?WTG./ _!W：(6)
Xwtg*%tg
[0044]由式（5、6)得到正常狀態(tài)下風(fēng)機(jī)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果：風(fēng)機(jī)功率SWT(U = Pwtg,i+JQwig,I?其為向量S1的分量；j為虛數(shù)符號(hào)；
[0045]2. 3. 2)正常狀態(tài)下靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果；
[0046]靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置處于定電壓控制模式時(shí)，進(jìn)行無(wú)功參考值計(jì)算如式（7)：
^Λ
[0047]t/
I =- [SVSiP+Ksvs dS1 (%ν§5/ _“svs，ref )(7)
VsJ
[0048]式（7)中usvs;I為靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置機(jī)端電壓值，是向量U1的分量；KSVS，P、KSVS；I和Ksvs,D為分別為比例、積分、微分環(huán)節(jié)系數(shù)，由靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置內(nèi)部控制器參數(shù)決定；
[0049]靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等效電抗參考值Xs^etl如式⑶：
[0050]WCS)

^SVS.ref
[0051]靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等效電抗xsvs;I如式（9)：
_ XSVS,ref,///Λλ
[0052]xsvs I = 7—^--C 9 )

^ + 1SVS 's
[0053]式（10)中Tsvs為時(shí)間常數(shù)，由靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器參數(shù)確定；
[0054]靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功qsvs;I如式（10)：
[0055]ftvs,(10)

xSVS,/
[0056]由式（10)得到正常狀態(tài)下靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果：靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置功率Ssvs，i = jqsvs，；[，其為向量S1的分量；
[0057]2. 3. 3)保護(hù)動(dòng)作時(shí)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果：設(shè)保護(hù)啟動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間tp.p.初始值為0，當(dāng)場(chǎng)內(nèi)設(shè)備機(jī)端電壓U1高于上限Umax或低于下限Umin時(shí)，tp.p.在前一仿真時(shí)刻取值的基礎(chǔ)上增加仿真時(shí)刻間隔時(shí)長(zhǎng)At，否則置零；當(dāng)tp.p.超過(guò)閾值tth時(shí)，判定該設(shè)備保護(hù)動(dòng)作脫網(wǎng)，(此時(shí)功率輸出不取2. 3. I)或2. 3. 2)計(jì)算結(jié)果）功率輸出設(shè)定S1 = O;電壓上下限和保護(hù)動(dòng)作時(shí)間閾值由系統(tǒng)中設(shè)備保護(hù)整定值決定；
[0058]2. 4)用第I-I步主干網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算所得風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量Uh，修改風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)中外網(wǎng)等值平衡節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角；
[0059]2. 5)進(jìn)行第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，獲得風(fēng)電場(chǎng)總功率輸出向量S1，之后轉(zhuǎn)步驟 I. 4)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分布式潮流計(jì)算的風(fēng)電匯集區(qū)域兩級(jí)分布式仿真方法，其特征在于，每一時(shí)刻的仿真計(jì)算包括主干網(wǎng)絡(luò)仿真和風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真兩個(gè)部分，兩個(gè)部分并行計(jì)算，仿真時(shí)刻間隔At設(shè)置為十毫秒量級(jí)；其中，所述主干網(wǎng)絡(luò)仿真具體包括以下步驟: 1.1)提取前一時(shí)刻最后一步仿真計(jì)算得到的主干網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，作為本時(shí)刻第一步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算初始值，之后轉(zhuǎn)步驟1.3);該數(shù)據(jù)包括PV節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功和電壓幅值、PQ節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功、負(fù)荷有功和無(wú)功、平衡節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角； 1.2)提取本時(shí)刻第1-ι步風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，包括各風(fēng)場(chǎng)出口有功和無(wú)功功率統(tǒng)一用Sh表示，修改主干網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)場(chǎng)接入節(jié)點(diǎn)注入量； 1.3)根據(jù)步驟1.1)或步驟1.2)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行第I步主干網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量U1 ； 1.4)將第I步計(jì)算得到的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量U1與前步計(jì)算的風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量Uh標(biāo)么化后做差值后求無(wú)窮范數(shù)，設(shè)置最大容忍偏差ε ;若滿足I IU1-U1J I ( ε，或計(jì)算步數(shù)I抵達(dá)上限Iniax時(shí),則完成本時(shí)刻主網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)仿真,將本時(shí)刻主網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算中第I步計(jì)算結(jié)果作為仿真結(jié)果輸出，轉(zhuǎn)步驟1.1)進(jìn)行下一時(shí)刻主干網(wǎng)絡(luò)仿真，同時(shí)轉(zhuǎn)步驟2.1)進(jìn)行下一時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)仿真；否則，轉(zhuǎn)步驟1.2)進(jìn)行第1+1步主干網(wǎng)絡(luò)仿真，同時(shí)轉(zhuǎn)步驟2.2)進(jìn)行第1+1步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)仿真； 所述風(fēng)場(chǎng)內(nèi)子網(wǎng)絡(luò)仿真具體包括以下步驟: 2.1)提取前一時(shí)刻最后一步仿真計(jì)算風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，作為本時(shí)刻第一步風(fēng)場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型初始值，之后轉(zhuǎn)步驟2.3)，風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括風(fēng)機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)端電壓幅值； 2.2)提取本時(shí)刻第1-1步仿真風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，包括風(fēng)機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)端電壓幅值，修改場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型中的電壓輸入量I^1 ;向量I^1表示第1-1步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算所得場(chǎng)內(nèi)設(shè)備機(jī)端電壓向量； 2.3)預(yù)先設(shè)定場(chǎng)內(nèi)各類設(shè)備的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型中的參考值，具體為風(fēng)機(jī)有功參考值Pmc，《f、風(fēng)機(jī)無(wú)功參考值靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置電壓參考值或無(wú)功參考值qsvs，raf，進(jìn)行設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算，獲取場(chǎng)內(nèi)設(shè)備功率輸出，第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果用向量S1表示；第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算包括正常狀態(tài)下風(fēng)機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算，以及保護(hù)動(dòng)作時(shí)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算； 2.4)用第1-1步主干網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算所得風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓向量Uh，修改風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)中外網(wǎng)等值平衡節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角； 2.5)進(jìn)行第I步風(fēng)場(chǎng)子網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算，獲得風(fēng)電場(chǎng)總功率輸出向量S1,之后轉(zhuǎn)步驟1.4)。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟2.3)具體包括如下步驟: 2.3.1)正常狀態(tài)下風(fēng)機(jī)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果: 風(fēng)機(jī)等效交軸電動(dòng)勢(shì)參考值eWTC，如式⑴: ^_ AvTGjefxWTG{ 1 Λ eWTG,qrefJ =I 丄』
wWTGJ 式(I)中Uwml為風(fēng)機(jī)機(jī)端電壓值，是向量!^的分量；XWTCS聯(lián)系電抗值，由風(fēng)機(jī)及其控制器參數(shù)確定； 風(fēng)機(jī)等效交軸電動(dòng)勢(shì)eWTC，u如式⑵: ^WTG.qrefJ^ e^ = l + T ,s ⑵
1 T J'VTG ? 式(2)中Twtc為時(shí)間常數(shù)，由風(fēng)機(jī)控制器參數(shù)確定;s為拉普拉斯算子； 風(fēng)機(jī)等效直軸電動(dòng)勢(shì)參考值eWTC，如式(3): ^_ ^WTG,refX\VTG ,^ ^、 eWTG,drefJ =^ liWTGJ)

11WTGJ 風(fēng)機(jī)等效直軸電動(dòng)勢(shì)eWTC，u如式(4):
^WTG.drefi,.、 eWTG,di = ^ ^(4)
I + ^WTG ‘ S 風(fēng)機(jī)有功PWT(U如式(5):
eWTG.q/^WTGi一、 Pwigj =--(5)
xWTG 風(fēng)機(jī)無(wú)功MTC j如式(6):



2
eWTGsiIiwWTGJ uWTGJ ^WTG,/ =-:-；---—(6)
?^WTG-^WTG 由式(5、6)得到正常狀態(tài)下風(fēng)機(jī)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果:風(fēng)機(jī)功率sWT(U = PwT(U+jqwmi，其為向量S1的分量；j為虛數(shù)符號(hào)； 2.3.2)正常狀態(tài)下靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果； 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置處于定電壓控制模式時(shí)，進(jìn)行無(wú)功參考值計(jì)算如式(7):
(K s,彳
^fSVS,ref = _ [SVS.P 4^ ^-SVSX>S (liSVSJ ~ llSVSjef)(7) KsJ式⑵中USVS;I為靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置機(jī)端電壓值，是向量U1的分量Asvs^KsvW和KSVS，D為分別為比例、積分、微分環(huán)節(jié)系數(shù)，由靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置內(nèi)部控制器參數(shù)決定； 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等效電抗參考值Xsvs^U如式⑶: —mSVS,/-(8) 4vS’ref’/ 一v ° 7

^SVS,ref 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等效電抗xsvs」如式(9):
ASVS,refJ, ?、 jcSVS,/ =1Γ、9)
1 T isvs ? 式(10)中Tsvs為時(shí)間常數(shù)，由靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器參數(shù)確定； 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功qsvsj如式(10):


C1；
Xsvs, 由式(10)得到正常狀態(tài)下靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果:靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置功率Ssvs，i = jqSVfU，其為向量S1的分量；2.3.3)保護(hù)動(dòng)作時(shí)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果:設(shè)保護(hù)啟動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間tp.p.初始值為0，當(dāng)場(chǎng)內(nèi)設(shè)備機(jī)端電壓U1高于上限Umax或低于下限Umin時(shí)，tp.p.在前一仿真時(shí)刻取值的基礎(chǔ)上增加仿真時(shí)刻間隔時(shí)長(zhǎng)At，否則置零；當(dāng)tp.p.超過(guò)閾值tth時(shí)，判定該設(shè)備保護(hù)動(dòng)作脫網(wǎng)，功率輸出設(shè)定S1 = O ;電壓上下限和保護(hù)動(dòng)作時(shí)間閾值由系統(tǒng)中設(shè)備保護(hù)整定值決定。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104283210SQ201410436862
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】郭慶來(lái), 藍(lán)海波, 孫宏斌, 劉海濤, 王彬, 王哲, 張伯明, 吳文傳, 徐峰達(dá) 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司