一種用于分析含風電電力系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，尤其是涉及一種用于分析含風電電力系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的方法，該方法利用隨機微分方程對系統(tǒng)中存在的隨機擾動進行建模，給出適用的隨機穩(wěn)定性定義，利用隨機微分方程理論，Ito公式，隨機Lyapunov能量函數(shù)方法找到了實用的隨機漸近均方穩(wěn)定判據(jù)，并推導出狀態(tài)矩陣參數(shù)不確定系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性判據(jù)。本發(fā)明能夠更準確揭示隨機穩(wěn)定性的本質，克服確定性分析方法不夠的準確的缺點，使得模型更精確，并對改善系統(tǒng)控制提供新的理論和方法；從隨機系統(tǒng)角度提出了適用于電力時變參數(shù)系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性定義；提出了較為實用的電力系統(tǒng)隨機時變參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)，與其它方法相比具有簡潔性，實用性。
【專利說明】—種用于分析含風電電力系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，尤其是涉及一種用于分析含風電電力系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代電力系統(tǒng)中存在著大量隨機擾動，且在不同程度上影響著系統(tǒng)穩(wěn)定性及電能質量。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析大多是在給定系統(tǒng)運行狀態(tài)、元件參數(shù)、干擾方式的情況下進行，使用常微分方程描述系統(tǒng)動態(tài)行為，通過求解狀態(tài)方程的特征根來分析其穩(wěn)定性。對于系統(tǒng)中存在的大量隨機擾動現(xiàn)象，如負荷的隨機波動、原動機扭矩的隨機振動、互聯(lián)大電網(wǎng)中功率角的隨機振蕩、風力發(fā)電中風速隨機變化等，通常運用概率統(tǒng)計的方法來處理和解決。該領域已經(jīng)有了比較長的研究歷史，而且也取得了相當多的研究成果。然而常微分方程是基于黎曼積分的確定性方程，因此傳統(tǒng)研究方法的本質仍然是確定性方法，計算量大，且給出的是穩(wěn)定性分析的統(tǒng)計結果，無法從本質上描述隨機因素對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響。
[0003]隨機微分方程(Stochastic Differential Equation)在描述系統(tǒng)隨機擾動時具有優(yōu)勢，其基于隨機積分(Stochastic Integral)直接刻畫系統(tǒng)中存在的隨機擾動變量，可以更準確的建立電力系統(tǒng)數(shù)學模型，進而得到更準確的穩(wěn)定性分析方法和控制策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，針對目前常規(guī)穩(wěn)定性分析方法無法準確分析含風電電力系統(tǒng)受到隨機擾動影響的缺點，提供一種用于分析含風電電力系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的方法，所述方法包括以下幾個步驟:
[0005]步驟1、利用隨機微分方程對系統(tǒng)中存在的隨機擾動進行建模，建立電力系統(tǒng)的時變參數(shù)動態(tài)模型；
[0006]步驟2、從實用及理論角度出發(fā)給出適用的隨機穩(wěn)定性定義；
[0007]步驟3、利用隨機微分方程理論，Ito (變量替換)公式，隨機Lyapunov (李雅普諾夫)能量函數(shù)方法找到了實用的隨機漸近均方穩(wěn)定判據(jù)，并推導出狀態(tài)矩陣參數(shù)不確定系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性判據(jù)。
[0008]所述方法中的步驟I主要包括:
[0009]步驟101、根據(jù)異步風機的戴維寧等效電路設立風電機組的定子電流方程為:
【權利要求】
1.一種用于分析含風電電力系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述方法包括以下幾個步驟: 步驟1、利用隨機微分方程對系統(tǒng)中存在的隨機擾動進行建模，建立電力系統(tǒng)的時變參數(shù)動態(tài)模型； 步驟2、從實用及理論角度出發(fā)給出適用的隨機穩(wěn)定性定義； 步驟3、利用隨機微分方程理論，Ito公式，隨機Lyapunov能量函數(shù)方法找到了實用的隨機漸近均方穩(wěn)定判據(jù)，并推導出狀態(tài)矩陣參數(shù)不確定系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性判據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中的步驟I主要包括: 步驟101、根據(jù)異步風機的戴維寧等效電路設立風電機組的定子電流方程為:
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中的步驟2主要包括: 定義系統(tǒng)的矩穩(wěn)定性；對于隨機線性微分方程系統(tǒng)
dX (t) =AtX (t)，X (t0) =X0 ； 其中B(t)為m維Wiener過程，At為nXn時變參數(shù)狀態(tài)矩陣，CSnXn實矩陣，X(t)為系統(tǒng)隨機狀態(tài)變量；對系統(tǒng)初始平衡狀態(tài)XUtl)若有:
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中的步驟3主要包括: 步驟301、對于含大規(guī)模風電場的電力系統(tǒng)，考慮風機隨機投切擾動，系統(tǒng)的狀態(tài)方程可以表示為如下線性系統(tǒng):dX (t) =AtX (t)，X (t0) =X0 ； 其中At=A。+ σ (t)，Ac為狀態(tài)矩陣確定性部分，C</) = 7]{t) +沖)，為nXn隨機向量矩陣； 步驟302、將上述線性系統(tǒng)的Kolmogorov后退算子記為L，記矩陣P=[Pij]nXn e RnXn,其是以下Lyapunov函數(shù)的正定解
(A ? A) TP+P (A ? A) =-Q (Q>0)，易得
5.一種用于分析含風電電力系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的方法的應用，其特征在于，包括:隨機微分方程在含風電場電力系統(tǒng)隨機時變參數(shù)系統(tǒng)建模中的應用和隨機漸近均方穩(wěn)定判據(jù)的在分析電力系統(tǒng)隨機時變參數(shù)系統(tǒng)中的應用。
【文檔編號】H02J3/00GK103915839SQ201410138553
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權日:2014年4月8日
【發(fā)明者】周明, 元博, 李庚銀 申請人:華北電力大學