朱革蘭 盛建蘭
(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院, 廣東 廣州 510640)
考慮電壓支撐的新能源發(fā)電網(wǎng)的外網(wǎng)等值建模*
朱革蘭 盛建蘭
(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院, 廣東 廣州 510640)
提出了一種考慮電壓支撐作用的外部電網(wǎng)等值建模方法.首先由電力系統(tǒng)綜合分析程序(PSASP)的多重故障仿真計(jì)算外網(wǎng)所有邊界節(jié)點(diǎn)的短路信息,得到電流源支路形式的外網(wǎng)等值模型,該模型忽略了內(nèi)網(wǎng)運(yùn)行,因而邊界節(jié)點(diǎn)電壓存在一定誤差.在將該模型轉(zhuǎn)化為基于戴維南支路的阻抗型外網(wǎng)模型后,提出了一種在邊界節(jié)點(diǎn)的等值功率注入支路中進(jìn)行以實(shí)際電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)電壓為期望值的等值電勢(shì)修正的方法,所獲修正后的外網(wǎng)等值模型基于邊界節(jié)點(diǎn)信息,能準(zhǔn)確反映外部電網(wǎng)對(duì)內(nèi)網(wǎng)的電壓支撐作用.最后以寧夏局部新能源發(fā)電網(wǎng)為例,分別在長鏈型和環(huán)型兩種內(nèi)網(wǎng)結(jié)構(gòu)下對(duì)外網(wǎng)建模,仿真驗(yàn)證了所提外網(wǎng)等值建模方法的正確性和有效性.
電壓支撐;邊界節(jié)點(diǎn);電網(wǎng)等值建模;短路計(jì)算
據(jù)報(bào)道,截至2015年底,中國風(fēng)力光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)約1.72億 kW,然而全國總體棄風(fēng)棄光率超過10%[1],新能源發(fā)電引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)是制約其上網(wǎng)的主要因素之一.大型新能源發(fā)電基地一般位于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的電網(wǎng)薄弱區(qū)[2],而新能源接入地區(qū)的電壓穩(wěn)定性不僅受到控制策略和無功補(bǔ)償?shù)挠绊?,也跟地區(qū)電網(wǎng)的支撐能力密切相關(guān)[3- 4].因此,當(dāng)對(duì)新能源發(fā)電網(wǎng)建立電磁暫態(tài)模型研究時(shí),由于與其互聯(lián)的外部大型區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量巨大,因此需要對(duì)其進(jìn)行等值建模,這不僅要求等值算法在滿足技術(shù)要求下應(yīng)易于實(shí)現(xiàn),而且要求外網(wǎng)等值模型能夠準(zhǔn)確地反映其電壓支撐能力.
區(qū)域電網(wǎng)的等值建模通常采用靜態(tài)等值方法[5- 6],目前應(yīng)用較為廣泛的是Ward等值和REI(Radial Equivalent Independent)等值[7- 10]及其改進(jìn)的等值法[11- 14].但它們存在或求解繁瑣或依賴較大量已知信息等問題.例如,文獻(xiàn)[11]提出了一種外網(wǎng)信息未知情況下的兩端口靜態(tài)等值參數(shù)估計(jì)法,適用于含黑箱外網(wǎng)的雙端互聯(lián)區(qū)域電網(wǎng)的等值,但求解步驟較為繁瑣,而且若擴(kuò)展為多端口網(wǎng)絡(luò),模型將變得極其復(fù)雜;文獻(xiàn)[12]提出改進(jìn)的擴(kuò)展Ward等值,能較準(zhǔn)確地體現(xiàn)外網(wǎng)中無功補(bǔ)償元件對(duì)內(nèi)網(wǎng)的作用,但是其高斯消去過程較復(fù)雜,且需要外網(wǎng)的導(dǎo)納信息,不適用于大型互聯(lián)電網(wǎng);文獻(xiàn)[13]提出考慮發(fā)電機(jī)與非發(fā)電機(jī)之間電壓和電流的靈敏度一致性的靜態(tài)等值法,較為全面地保留了外網(wǎng)對(duì)內(nèi)網(wǎng)的影響,精度較高,然而其計(jì)算量較大,且需要外網(wǎng)及其發(fā)電機(jī)、非發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)納和電壓電流等信息,求解步驟也較復(fù)雜;文獻(xiàn)[14]提出了基于PSASP短路計(jì)算的區(qū)域電網(wǎng)等值方法,減少了計(jì)算量,但是只驗(yàn)證了等值前后短路電流的一致性,對(duì)等值后的外網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓誤差沒有討論.
上述這些等值方法都要已知完備的外網(wǎng)信息,且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式具有較強(qiáng)的依賴性,當(dāng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化時(shí),不能準(zhǔn)確地反映外部電網(wǎng)對(duì)母線電壓的支撐作用.針對(duì)上述不足本研究提出一種新的考慮電壓支撐作用的外部電網(wǎng)等值建模方法,不需要外網(wǎng)的導(dǎo)納信息,只需要借助PSASP復(fù)雜故障計(jì)算獲取邊界節(jié)點(diǎn)的短路電壓和電流等節(jié)點(diǎn)信息;同時(shí),為提高外網(wǎng)等值模型對(duì)內(nèi)網(wǎng)的電壓支撐的準(zhǔn)確度,在邊界節(jié)點(diǎn)的等值注入功率中進(jìn)行以實(shí)際電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)電壓為期望值的等值電勢(shì)的修正;最后以寧夏地區(qū)局部新能源發(fā)電網(wǎng)為內(nèi)網(wǎng),對(duì)其外部所連西北電網(wǎng)應(yīng)用文中所提方法進(jìn)行了等值前后的仿真驗(yàn)證.
傳統(tǒng)Ward等值需要考慮網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)信息,外部注入功率的節(jié)點(diǎn)全部看成是PQ節(jié)點(diǎn),其建模實(shí)質(zhì)是對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)線性代數(shù)方程的高斯消去,過程較為復(fù)雜.本研究將網(wǎng)絡(luò)劃分為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)兩部分,其中,邊界節(jié)點(diǎn)包含在外部網(wǎng)絡(luò)之中,外部網(wǎng)絡(luò)等值后成為一個(gè)只有邊界節(jié)點(diǎn)的多端網(wǎng)絡(luò),包含邊界節(jié)點(diǎn)、注入電流源、邊界節(jié)點(diǎn)自導(dǎo)納和邊界節(jié)點(diǎn)之間的互導(dǎo)納.基于PSASP短路計(jì)算的外網(wǎng)等值模型與Ward等值[14- 15]得到的網(wǎng)絡(luò)形式相類似.
下面以3個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)的外部網(wǎng)絡(luò)的等值為例進(jìn)行闡述.設(shè)等值后的外網(wǎng)如圖1虛線內(nèi)所示:
圖1 基于PSASP短路計(jì)算的外網(wǎng)等值模型
Fig.1 Equivalent network model based on PSASP short-circuit calculation
圖1中,ⅰ1、ⅰ2、ⅰ3分別表示邊界節(jié)點(diǎn)1、2、3的等值注入電流源的電流值,y11、y22、y33分別表示電流源1、2、3的內(nèi)導(dǎo)納,y12、y23、y13分別表示節(jié)點(diǎn)1、2、3之間的支路導(dǎo)納.則節(jié)點(diǎn)自導(dǎo)納計(jì)算公式為
Yii=yi1+yi2+yi3
(1)
式中,i=1,2,3.
節(jié)點(diǎn)之間的互導(dǎo)納計(jì)算公式為
Yij=-yij
(2)
式中:i≠j;i=1,2,3;j=1,2,3.
進(jìn)行外部網(wǎng)絡(luò)等值時(shí),不考慮內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和支路.
若依次在每個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)處設(shè)置三相短路故障,則通過PSASP短路計(jì)算可以得到各個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)的電壓和短路點(diǎn)的電流,它們二者之間的關(guān)系可以用式(3)表示:
(3)
根據(jù)矩陣運(yùn)算法則,可得到式(4):
(4)
式中,ⅰdi(i=1,2,3)表示除短路點(diǎn)外的其他節(jié)點(diǎn)流向短路節(jié)點(diǎn)i的電流,即由PSASP短路計(jì)算得到的電流測(cè)量值.
上式中ⅰ1、ⅰ2、ⅰ3的數(shù)值可以通過設(shè)置所有邊界節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)生三相短路接地獲得,因此時(shí)邊界節(jié)點(diǎn)的電壓都為零,則:ⅰ1=ⅰd1、ⅰ2=ⅰd2、ⅰ3=ⅰd3.即此時(shí)短路節(jié)點(diǎn)的電流測(cè)量值等于該節(jié)點(diǎn)的等值電流源電流.
由式(4)結(jié)合式(1)、(2)可得到外網(wǎng)等值導(dǎo)納矩陣.
當(dāng)邊界節(jié)點(diǎn)數(shù)大于3時(shí),運(yùn)算過程類似.
從圖1可看出,在外部網(wǎng)絡(luò)等值時(shí),其功率注入考慮為電流源形式,在PSASP短路計(jì)算求解外網(wǎng)的等值參數(shù)過程中,去掉了內(nèi)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)和支路,沒有考慮到內(nèi)網(wǎng)對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)功率注入的影響.
(6)
Bijsinθij)}
(7)
Ui2(Bij+Bi0)}
(8)
式中,φl表示內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中與邊界節(jié)點(diǎn)i相連的節(jié)點(diǎn)集合,Gij+jBij表示與邊界節(jié)點(diǎn)i相連的聯(lián)絡(luò)線或等值支路的支路導(dǎo)納,Gi0+jBi0表示與節(jié)點(diǎn)i相連的支路在i側(cè)的對(duì)地支路導(dǎo)納.
由以上分析可知,外網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)的等值注入功率也會(huì)受內(nèi)網(wǎng)的影響.當(dāng)Ui、θi及Uj、θj隨內(nèi)網(wǎng)狀態(tài)變化而改變時(shí),第1節(jié)所述的外網(wǎng)模型中邊界節(jié)點(diǎn)等值功率注入支路參數(shù)必須進(jìn)行修正,以反映內(nèi)網(wǎng)的影響.
從圖2可知,上節(jié)中基于PSASP進(jìn)行短路計(jì)算所得到的邊界節(jié)點(diǎn)電壓僅由外網(wǎng)的戴維南等值電路決定,而在正常穩(wěn)態(tài)時(shí),邊界節(jié)點(diǎn)i的電壓是由節(jié)點(diǎn)處內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)共同決定的,因此,第1節(jié)所述外網(wǎng)等值模型勢(shì)必會(huì)造成等值前后邊界節(jié)點(diǎn)電壓的誤差.
圖2 在邊界節(jié)點(diǎn)處網(wǎng)絡(luò)的戴維南等值電路
Fig.2 Thevenin equivalent circuit seen from the boundary node
采用恒定功率注入形式來表示邊界節(jié)點(diǎn)注入量,不能真實(shí)地反映外網(wǎng)對(duì)邊界節(jié)點(diǎn)的電壓支撐作用[11],因此將邊界節(jié)點(diǎn)注入量轉(zhuǎn)化為電壓源形式.
圖3 基于戴維南支路的阻抗型外網(wǎng)等值模型
Fig.3 Impedance type of network equivalent model based on Thevenin branch
PSASP計(jì)算可得到邊界節(jié)點(diǎn)的電壓相量U·i及其與外部網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)線路上的電流ⅰiL.假設(shè)有N個(gè)邊界節(jié)點(diǎn),i≤N,當(dāng)N為3時(shí),基于電路原理中的基爾霍夫電流定律,邊界節(jié)點(diǎn)處的電流之和應(yīng)該為零.則可以得到一組方程式:
(9)
(10)
(11)
由式(9)-(11)可求得經(jīng)過修正的戴維南等值電勢(shì)參數(shù),對(duì)其進(jìn)行復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)化運(yùn)算可得到電勢(shì)參數(shù)的幅值和相角形式.
當(dāng)N為任意正整數(shù)時(shí),可以推導(dǎo)得到求解修正電勢(shì)E·Pi的通用表達(dá)式:
(12)
式中:zij=zji;i=1,2,…,N.
對(duì)N個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)的外網(wǎng)等值,可以列出N個(gè)方程來修正其戴維南等值電勢(shì),修正后的邊界節(jié)點(diǎn)處的等值電勢(shì),能夠真實(shí)反映完整網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下,外網(wǎng)對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的電壓支撐.以邊界節(jié)點(diǎn)處的電壓實(shí)際值為計(jì)算目標(biāo)的等值電勢(shì)的修正過程,有效地改善了PSASP短路計(jì)算中忽視內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化造成的等值功率注入誤差,同時(shí),戴維南支路形式的功率注入也改善了電流源支路不能反映外部網(wǎng)絡(luò)對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的電壓支撐的缺陷.
以寧夏局部新能源發(fā)電網(wǎng)為對(duì)象進(jìn)行仿真驗(yàn)證.寧夏地區(qū)的局部新能源發(fā)電網(wǎng)屬于西北六省區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中的一部分,其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖如圖4所示.風(fēng)/光資源主要分布在中衛(wèi)、迎水橋、香山、九彩、寧安和棗園,新能源總裝機(jī)為870.5 MW,分散開發(fā)的風(fēng)/光資源接入330 kV變電站,通過330 kV輸電通道與其他各變電站相連,常規(guī)電源只有沙坡頭水電站和中寧二火電廠,其裝機(jī)容量總和為780.3 MW,錦鋁和巨科為330 kV負(fù)荷變電站.可見,該地區(qū)電網(wǎng)是典型的含常規(guī)電源少且具有長鏈型輸電特征的網(wǎng)絡(luò),在對(duì)外網(wǎng)等值建模時(shí)必須能夠反映外網(wǎng)對(duì)特定新能源區(qū)域電網(wǎng)的支撐作用.
圖4 寧夏局部新能源發(fā)電網(wǎng)網(wǎng)架圖
利用文中第1節(jié)和第3節(jié)所述方法進(jìn)行外網(wǎng)等值,在表1-4中分別用模型1和模型2表示.外部網(wǎng)絡(luò)為除去內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)西北全網(wǎng),當(dāng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不同時(shí),相當(dāng)于選取的外部網(wǎng)絡(luò)也不相同.文中選取長鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和環(huán)式結(jié)構(gòu)兩種內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)形式來仿真分析外網(wǎng)等值模型.
內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)為長鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的情況記為Case 1,如圖4中虛線左側(cè)所示.即凱歌-中衛(wèi)-迎水橋-宣和330 kV輸電通道及香山、沙坡頭為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),其他為外部網(wǎng)絡(luò).此時(shí),邊界節(jié)點(diǎn)為棗園、寧安和甘石城.對(duì)等值前后的網(wǎng)絡(luò)模型在邊界節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行三相短路試驗(yàn)仿真,等值前后邊界節(jié)點(diǎn)的三相短路電流和主要母線電壓及相角對(duì)比如表1和表2所示,其中“實(shí)際”表示PSASP中等值之前的西北全網(wǎng)詳細(xì)模型對(duì)應(yīng)的電流值.
表1 Case 1中邊界節(jié)點(diǎn)的短路電流對(duì)比
Table 1 Short circuit current comparison of boundary nodes in Case 1
節(jié)點(diǎn)名稱三相短路電流/kA實(shí)際模型1幅值相對(duì)誤差/%模型2幅值相對(duì)誤差/%甘石城14.8120.538.4215.393.92棗園29.9535.5718.7627.577.95寧安39.3343.7111.1434.0413.45
由表1可見,模型2的三相短路電流誤差較小,由此證明了修正后的模型的有效性,以及所提等值方法的正確性.由表2可見,模型1的母線電壓幅值和相角最大誤差分別為21.65%、78.8%,模型2的母線電壓幅值和相角最大誤差分別為0.52%、6.83%.可見,經(jīng)過電勢(shì)修正后的阻抗型外網(wǎng)等值模型,其母線電壓與等值前基本吻合,說明電勢(shì)修正后的戴維南等值支路的電源能夠準(zhǔn)確地反映外網(wǎng)對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的電壓支撐作用,證明了電勢(shì)修正方法的正確性和有效性.
如果選擇邊界節(jié)點(diǎn)為甘石城、甘白銀、啟明、黃河、青銅峽、大壩6個(gè)節(jié)點(diǎn),則此時(shí)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)為環(huán)式結(jié)構(gòu),記為Case 2.等值前后邊界節(jié)點(diǎn)的三相短路電流和主要母線電壓對(duì)比如表3、4所示.
表2 Case 1中主要母線的電壓及相角的對(duì)比
由表1和表3可知,Case 1中模型1、2的最大電流相對(duì)誤差分別為38.4%、13.45%,Case 2中模型1、2的最大電流相對(duì)誤差分別為3%、8.68%,Case 2中的兩個(gè)等值模型的邊界節(jié)點(diǎn)三相短路電流的最大誤差均有所減小.這是由于在Case 1中常規(guī)電廠中寧二發(fā)電廠雖然在內(nèi)網(wǎng)附近,但屬于外網(wǎng),因而作為PV節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了簡化處理;而Case 2中因包含在內(nèi)網(wǎng)所以建立了它的詳細(xì)模型,因而提高了外網(wǎng)等值的精確性.
表3 Case 2中邊界節(jié)點(diǎn)的短路電流對(duì)比
Table 3 Short circuit current comparison of boundary nodes in Case 2
節(jié)點(diǎn)名稱短路電流/kA實(shí)際模型1幅值相對(duì)誤差/%模型2幅值相對(duì)誤差/%甘石城18.9718.930.2017.368.48甘白銀41.0241.110.2137.468.68啟明17.9117.900.0316.557.59黃河47.6148.942.7945.604.22青銅峽35.2634.761.4232.856.84大壩30.3529.433.0528.177.18
表4 Case 2中主要母線電壓及相角的對(duì)比
由表4各列對(duì)比可知,模型2內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及邊界節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相位與實(shí)際基本保持一致,而未經(jīng)修正的模型1與實(shí)際電壓幅值和相位都相差較大,幅值整體偏高,相位整體偏小.由表3和表4可知,修正后的基于戴維南支路的阻抗型外網(wǎng)等值模型對(duì)于研究網(wǎng)絡(luò)中計(jì)及附近常規(guī)發(fā)電廠的情況也是適用的.
從表1-4可知,雖然模型1和模型2的短路電流誤差相差不大,但是,與模型2相比,模型1中的母線電壓幅值和相位誤差較大.由此可見,為反映外網(wǎng)對(duì)內(nèi)網(wǎng)的電壓支撐作用,外網(wǎng)等值建模時(shí)進(jìn)行邊界節(jié)點(diǎn)的電勢(shì)修正是必要的.
針對(duì)新能源接入的特定電網(wǎng)的電磁暫態(tài)仿真而進(jìn)行外網(wǎng)等值時(shí)需要反映外網(wǎng)的電壓支撐作用,文中闡述了基于PSASP短路計(jì)算的外網(wǎng)等值建模方法,分析了其誤差機(jī)理,并提出了等值電勢(shì)修正的方法,修正后得到了基于戴維南支路的阻抗型外網(wǎng)等值模型.與未經(jīng)修正的外網(wǎng)等值模型相比,進(jìn)行電勢(shì)修正后的基于戴維南支路的阻抗型外網(wǎng)等值模型有如下優(yōu)勢(shì):
(1)等值前后的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和邊界節(jié)點(diǎn)電壓的誤差大幅減小,同時(shí)邊界節(jié)點(diǎn)短路電流也與實(shí)際短路電流接近.
(2)若將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)附近的外網(wǎng)常規(guī)發(fā)電廠納入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)范圍,建立其詳細(xì)模型,則外網(wǎng)等值模型的短路電流誤差將得到進(jìn)一步改善,同時(shí)主要母線電壓也與等值前基本吻合.
文中所提出的基于戴維南阻抗型支路的外網(wǎng)等值模型不考慮內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)信息,且將外部網(wǎng)絡(luò)視為一個(gè)黑箱,只需要其邊界節(jié)點(diǎn)的信息即可,求解過程簡單,能正確反映外網(wǎng)對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的電壓支撐作用,適用于進(jìn)行含新能源電網(wǎng)的電壓問題研究.當(dāng)然由于算法基于PSASP短路計(jì)算,對(duì)網(wǎng)絡(luò)元件的簡化帶來的誤差不能完全消除,因此針對(duì)基于潮流計(jì)算的研究還需做進(jìn)一步改進(jìn)研究.
[1] 范征,廖宇.借鑒德國新能源消納的經(jīng)驗(yàn) [J].能源研究與利用,2016,168(2): 30- 31.
FAN Zheng,LIAO Yu.New energy consumptive expe-rience of Germany [J].Energy Research & Utilization,2016,168(2):30- 31.
[2] 劉聰,劉文穎,王維洲,等.高載能負(fù)荷參與的電網(wǎng)消納風(fēng)/光電能力定量預(yù)評(píng)估方法 [J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(1):223- 229.
LIU Cong,LIU Wen-ying,WANG Wei-zhou,et al.A quantitative method to pre-evaluate power grid’s capability of accommo-dation for wind/photovoltaic power under participation of high-energy load [J].Power System Technology,2015,39(1):223- 229.
[3] LI C,AHN C,PENG H,et al.Synergistic control of plug-in vehicle charging and wind power scheduling [J].IEEE Transactions on Power Systems,2013,28(2):1113- 1121.
[4] 楊碩,王偉勝,劉純,等.改善風(fēng)電匯集系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略 [J].電網(wǎng)技術(shù),2014,38(5):1250- 1256.
YANG Shuo,WANG Wei-sheng,LIU Chun,et al.Coordinative strategy of reactive power and voltage control for improving static voltage stability of wind power centralized system [J].Power System Technology,2014,38(5):1250- 1256.
[5] 李傳棟,許津津,何后裕,等.福建風(fēng)電仿真的外網(wǎng)等值 [J].電力與電工,2013,33(3):1- 4.
LI Chuan-dong,XU Jin-jin,HE Hou-yu,et al.External network equivalent of wind power simulation in Fujian [J].Electric Power and Electrical Engineering,2013,33(3):1- 4.
[6] POON K K Y,EMAMI R,BOSE A,et al.External data exchange Issues for state estimation in power systems [J].IEEE Transactions on Power Systems,2012,27(2):849- 856.
[7] 林濟(jì)鏗,閆貽鵬,劉濤,等.電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真外部系統(tǒng)等值方法綜述 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,36(11):108- 115.
LIN Ji-keng,YAN Yi-peng,LIU Tao,et al.Review on external system equivalent method for electromagnetic transient sim-ulation of power systems [J].Automation of Electric Power Systems,2012,36(11):108- 115.
[8] PHULPIN Y,BEGOVIC M,PETIT M,et al.Evaluation of network equivalents for voltage optimization in multi-area power systems [J].IEEE Transactions on Power Systems,2009,24(2):729- 743.
[9] 武艷,楊數(shù)強(qiáng),蔣志勛.基于節(jié)點(diǎn)靈敏度分析的大電網(wǎng)等值研究 [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015,43(10):68- 73.
WU Yan,YANG Shu-qiang,JIANG Zhi-xun.Research on the equivalence of large-scale power system using node sensitivity analysis approach [J].Power System Protection and Control,2015,43(10):68- 73.
[10] ZHAO W,LIU M,SUN B.A norton equivalence based de-composition and coordination algorithm of reactive power optimization for multi-regional power grid [J].Power System Technology,2009,33(11):44- 48,54.
[11] 顏偉,李世明,陳俊,等.基于內(nèi)網(wǎng)實(shí)測(cè)信息的兩端口外網(wǎng)靜態(tài)等值參數(shù)估計(jì)方法 [J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2011,31(13):101- 106.
YAN Wei,LI Shi-ming,CHEN Jun,et al.Parameter estimation for two-port external network static equivalent model on the basis of internal network measured information[J].Proceedings of the CSEE,2011,31(13):101- 106.
[12] 孫宏斌,張伯明,相年德.Ward型等值的非線性誤差分析與應(yīng)用 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,1996,20(9):12- 16.
SUN Hong-bin,ZHANG Bo-ming,XIANG Nian-de.Nonlinear error analysis and application of Ward-type equivalent [J].Automation of Electric Power Systems,1996,20(9):12- 16.
[13] 余娟,張勉,朱柳,等.考慮靈敏度一致性的外網(wǎng)靜態(tài)等值新理論研究 [J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(10):64- 70.
YU Juan,ZHANG Mian,ZHU Liu,et al.New theory on external network static equivalent based on sensitivity consistency [J].Proceedings of the CSEE,2013,33(10):64- 70.
[14] 文明浩,楊帆.基于PSASP短路計(jì)算的區(qū)域電網(wǎng)等值方法 [J].電網(wǎng)技術(shù),2012,36(1):113- 117.
WEN Ming-hao,YANG Fan.An equivalence method of regional power network based on short circuit calculation by power system analysis software package [J].Power System Technology,2012,36(1):113- 117.
[15] 劉峰.電力系統(tǒng)外部等值理論及實(shí)用化探討 [J].繼電器,2007,35(15):67- 71.
LIU Feng.Elementary analysis of external network equivalence [J].Relay,2007,35(15):67- 71.
[16] 張海波,張伯明,孫宏斌.基于異步迭代的多區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)潮流分解協(xié)調(diào)計(jì)算 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2003,27(24):1- 5.
ZHANG Hai-bo,ZHANG Bo-ming,SUN Hong-bin.A decomposition and coordination dynamic power flow calculation for multi-area interconnected system based on asynchronous iteration [J].Automation of Electric Power Systems,2003,27(24):1- 5.
[17] 林良真,葉林.電磁暫態(tài)分析軟件包PSCAD/EMTDC [J].電網(wǎng)技術(shù),2000,24(1):65- 66.
LIN Liang-zhen,YE Lin.An introduction to PSCAD/EMTDC [J].Power System Technology,2000,24(1):65- 66.
EquivalentModelingofExternalNetworkinNewEnergyPowerGridTakingVoltageSupportintoConsideration
ZHUGe-lanSHENGJian-lan
(School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)
Proposed in this paper is a new equivalent modeling method of external network considering voltage support. Firstly, on the basis of short circuit information of all external network boundary nodes obtained by multiple fault simulation with Power System Analysis Software Package, an equivalent model of external network in the form of current source branch is established. Secondly, in order to overcome the errors of boundary node voltages due to the ignorance of internal network, the model is converted into a model in the form of Thevenin impendence branch. Then, a potential correction method, which takes actual steady-state voltages as the expectations in equivalent power injection branch, is proposed. The modified equivalent model on the basis of boundary node information can ac-curately reflect the voltage support of external network. Finally, by taking Ningxia regional new energy power grid for example, two external networks respectively with long chain-type and ring-type internal networks are modeled. Simulated results verify the validity and accuracy of the proposed modeling method.
voltage support;boundary node; power network’s equivalent modeling method;short-circuit calculation
2016- 05- 25
國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAA01B02)
*Foundationitem: Supported by the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China(2013BAA01B02)
朱革蘭(1968-),女,博士,助理研究員,主要從事含新能源電網(wǎng)的仿真研究.E-mail:glzhul@scut.edu.cn
1000- 565X(2017)07- 0001- 07
TM 711
10.3969/j.issn.1000-565X.2017.07.001