風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測方法研究*

王德真

（許昌電氣職業(yè)學(xué)院 河南許昌 461000）

隨著風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性研究受到人們的極大關(guān)注，通過構(gòu)建風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測模型，采用輸出功率特征分析方法，進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測和穩(wěn)定性檢測，提高風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，研究風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測方法，在促進風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的優(yōu)化升級方面具有重要意義［1］。對風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測方法研究是建立在對風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征檢測基礎(chǔ)上，采用輸出誤差統(tǒng)計分析方法，進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測，建立風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的有功功率變化模型［2］。采用模糊預(yù)測方法，進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測，提高風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，文章提出基于協(xié)方差變權(quán)重組合分析的風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測方法。構(gòu)建風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征監(jiān)測模型，采用固定比例和變比例分配的方法進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征多層次挖掘，通過多時間尺度有功功率監(jiān)測方法，實現(xiàn)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測。最后進行仿真測試分析，展示了文章方法在提高風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性方面的優(yōu)越性能。

1 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的參數(shù)辨識和預(yù)測

1.1 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的參數(shù)辨識模型

為了實現(xiàn)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測，構(gòu)建風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征監(jiān)測模型，采用有功功率有限時域特征分析方法進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性檢測［3］，風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)頻率為ω0。假設(shè)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)電流有效值為Ip，有功調(diào)度的有效值Is，風(fēng)電有功功率動態(tài)分群的電流有效值Ir、風(fēng)電場的穩(wěn)態(tài)特征值為Ro，采用誤差反饋校正方法，得到輸出電流特征分量為：

超短期功率預(yù)測輸出為Zrl：

以風(fēng)電集群有功功率為調(diào)度集，計算風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性阻抗Zrl，Zsr，Zps分別為：

風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性輸出功率為：

采用解耦有功和無功率控制方法［4］，得到輸出效率為：

根據(jù)上述分析，建立風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的參數(shù)辨識模型，根據(jù)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的參數(shù)辨識結(jié)果，進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測［5］。

1.2 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)測

基于超短期風(fēng)電集群功率預(yù)測方法，進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)測［6］，得到輸出功率及風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)效率分別為：

在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)中，充分利用風(fēng)資源進行負載均衡控制，根據(jù)有功功率動態(tài)變化建立風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析目標(biāo)函數(shù)，采用模型預(yù)測控制技術(shù)進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征檢測［7］，得到輸出功率可表示為：

可以看出，基于定時間區(qū)間法，計算Msr隨著距離變化值，進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)測［8］。

2 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測

2.1 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定特征量化分析

采用模型預(yù)測控制技術(shù)進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征檢測，采用固定比例和變比例分配的方法進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征多層次挖掘［9］，計算輸出互感Msr值，輸出功率在判斷周期內(nèi)持續(xù)上升，令：

判斷風(fēng)電場類型，當(dāng)互感值滿足：

分析風(fēng)電功率在下坡群和上坡群之間跳躍式特征量，得到互感值為：

基于傳輸效率特征分析方法，得到進行有功功率控制的開銷為：

通過多時間尺度有功功率監(jiān)測方法，實現(xiàn)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性協(xié)方差變權(quán)重組合分析，得到部分阻抗分別為：

其中：

根據(jù)預(yù)測周期進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測。

2.2 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測輸出

當(dāng)風(fēng)電集群輸出功率滿足暫態(tài)穩(wěn)定性，得到風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的電有功功率與調(diào)度關(guān)系如圖1所示。

圖1 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的電有功功率與調(diào)度關(guān)系

分析風(fēng)電場有功功率動態(tài)分群準(zhǔn)則，風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性協(xié)方差變權(quán)重組合：

其中：

根據(jù)上述分析，建立電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測模型［10］。

3 仿真實驗與結(jié)果分析

為了測試文章方法在實現(xiàn)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測的性能，進行仿真測試分析，風(fēng)電接入電力系統(tǒng)各元件參數(shù)值見表1。

表1 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)各元件參數(shù)值

根據(jù)表1參數(shù)設(shè)定，進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測的功率輸出如圖2所示，輸出有功功率監(jiān)測結(jié)果如圖3所示。

圖2 風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測功率輸出

圖3 有功功率監(jiān)測結(jié)果

分析圖2和圖3結(jié)果得知，采用文章方法能有效實現(xiàn)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征提取，對功率檢測的精度較高，采用該方法進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測的準(zhǔn)確性較高，提高了風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和可靠性。

4 結(jié)語

研究風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測方法，促進風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的優(yōu)化升級。文章提出基于協(xié)方差變權(quán)重組合分析的風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測方法。構(gòu)建風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征監(jiān)測模型，采用有功功率有限時域特征分析方法進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性檢測。根據(jù)有功功率動態(tài)變化建立風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析目標(biāo)函數(shù)，采用模型預(yù)測控制技術(shù)進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征檢測，采用固定比例和變比例分配的方法進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)特征多層次挖掘。通過多時間尺度有功功率監(jiān)測方法，實現(xiàn)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性協(xié)方差變權(quán)重組合分析，根據(jù)特征分析結(jié)果實現(xiàn)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測。仿真結(jié)果表明，采用該方法進行風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測的準(zhǔn)確性較高，提高了風(fēng)電接入電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和可靠性。