1.一种风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:包含以下步骤:S1:采集风电场并网系统的参数与系统结构,并根据系统参数进行潮流计算,得出风电场并网系统的初始状态变量;
S2:根据系统参数以及状态变量的初始值,在旋转dq坐标系下建立风电机组、线路参数、变压器、电网等设备的阻抗矩阵模型;
S3:基于已求出的各个设备的阻抗模型,先将风电场并网系统分割为两个子系统,所述分割方法为:
当研究风电场与电网之间的交互作用时,以风电场母线为分界线,将该互联系统分为电网子系统、风电场子系统;
当研究风电场内部机组之间的交互作用时,以风电机组交流出口侧为分界线,将该互联系统分为风电机组子系统、剩余风电机组及电网子系统;
根据风电场汇集网的拓扑结构以及研究的交互模态对风电场并网系统进行阻抗聚合;
S4:根据求出的聚合阻抗模型,分别计算不同交互模态对应的特征方程、特征值,选取不同交互模态下特征值的最小阻尼比作为稳定裕度的量化指标;
S5:根据稳定裕度量化指标判断系统主导交互模态;
S6:根据风电场并网系统的聚合阻抗以及稳定裕度量化指标,对该系统中稳定性较薄弱的机组进行定位,从而有针对性地优化薄弱机组的控制参数,提高风电场的稳定性。
2.根据权利要求1所述的风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:所述风电场并网的参数包括风电机组电气参数、变换器控制参数、轴系参数、风轮参数、风速、风电场内部拓扑结构、风电机组间线路参数、变压器参数、电网线路参数、发电机参数。
3.根据权利要求1所述的风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:所述S3在划分完成后,按照电路串联、并联的原理,分别求出各个子系统的聚合阻抗。
4.根据权利要求3所述的风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:研究风电场与电网之间的交互作用时,稳定性受阻抗和(Zg+ZWF)的影响,其中Zg为电网线路阻抗,ZWF为风电场聚合阻抗,研究风电场与电网之间的交互作用的特征方程为:det(Zg+ZWF)=0 (1)根据式(1)求出系统的闭环极点λ11、λ12、…、λ1k,衡量风电场与电网交互作用的量化指标ζ1为上述闭环极点λ11、λ12、…、λ1k的最小阻尼比,即
5.根据权利要求3所述的风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:所述S4中,研究风电场内部机组之间的交互作用时,稳定性受阻抗和(ZWT+ZE)的影响,对于任意一台风电机组WTij(1≤i≤N,1≤j≤M),研究风电机组WTij与剩余风电机组及电网子系统之间交互作用的特征方程为:det(ZWTij+ZE)=0 (3)ZWTij为风电机组WTij的输出阻抗,ZE为除风电机组WTij外剩余风电机组及电网的聚合阻抗;
根据式(3)可求出闭环极点λ21ij1、λ2ij2、…、λ2ijk,衡量风电机组WTij与剩余风电机组及电网之间交互作用的量化指标ζ2ij为上述闭环极点λ2ij1、λ2ij2、…、λ2ijk的最小阻尼比,即:衡量风电场内部机组之间交互作用的量化指标ζ2等于上述阻尼比ζ2ij(1≤i≤N,1≤j≤M)中的最小值,即:
6.根据权利要求3所述的风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:当同时考虑外部交互作用、内部交互作用,即可得出整个风电场并网系统的稳定性,分别求出衡量外部交互作用的量化指标ζ1、内部交互作用的量化指标ζ2后,衡量风电场并网系统稳定性的量化指标ζ为ζ1、ζ2之间的最小值,即:ζ=min(ζ1,ζ2) (6)。
7.根据权利要求6所述的风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:所述S5中,对风电场并网系统的小扰动主导失稳模式进行识别时,若稳定裕度量化指标ζ大于零,表示风电场运行稳定;当ζ小于零、且ζ1小于ζ2时,对应主导失稳模式为风电场与电网之间的交互作用,即外部交互作用;当ζ小于零、且ζ2小于ζ1时,对应主导失稳模式为风电场内部机组间的交互作用,即内部交互作用。
8.根据权利要求1所述的风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法,其特征在于:所述S6包含以下步骤:
S61:风电场运行失稳时,分别计算去除风电机组WT11、…、WTMN后剩余系统的稳定裕度量化指标ζ11、ζ12、…、ζMN的值;
S62:寻找出上述稳定裕度量化指标ζ11、ζ12、…、ζMN中的最大值;
S63:若上述稳定裕度量化指标ζ11、ζ12、…、ζMN中最大值为ζmn,说明去除风电机组WTmn后剩余风电机组并网系统的稳定性最强,该风电场并网系统中稳定性最薄弱的环节为风电机组WTmn。