基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法。
【背景技術】
[0002] 在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復雜的今天，通過傳統(tǒng)意義上的還原論方法已不能明確的指出 電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)中的主導要素，而這對于電力系統(tǒng)計算分析、故障防范和故障后調(diào)度人員調(diào) 試行為至關重要，在電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析中，其存在兩種極端情形，分別是電壓失穩(wěn)與功角失 穩(wěn)，在某些情況下這兩種失穩(wěn)常常同時發(fā)生，無法具體判斷是由哪一種失穩(wěn)占主導地位，進 而引起了另外一種失穩(wěn)跟隨發(fā)生，比如電壓失穩(wěn)時，是由于電網(wǎng)供給給負荷的功率不能滿 足負荷的需要，如果誤判為功角失穩(wěn)，進行切機操作，則會進一步惡化電壓失穩(wěn)，從而對于 失穩(wěn)主導性的判別在電網(wǎng)分析中要求做到準確、實時，由于安全穩(wěn)定運行越來越關系到國 計民生與國家安全，并且隨著電網(wǎng)規(guī)模的增長，其各運行參數(shù)之間的耦合關系越來越復雜， 單一因素的影響已經(jīng)無法完全說明其失穩(wěn)主導性。
[0003] 客觀而言，電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性與功角穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)分析中兩種非常極端 的情況，對于電力系統(tǒng)單機無窮大網(wǎng)絡模型，即一個PV節(jié)點與一個平衡節(jié)點相連接，其并 不存在電壓穩(wěn)定問題，而對于無窮大母線帶負荷系統(tǒng)來說，其由一個PQ節(jié)點和一個平衡節(jié) 點組成，故并不存在功角穩(wěn)定問題。近20年來，陸續(xù)有文獻研宄電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定與功角 穩(wěn)定之間的聯(lián)系，通過電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)與功角失穩(wěn)的現(xiàn)象，分析電壓失穩(wěn)與功角失穩(wěn)所 具有的特征與聯(lián)系，其主要通過恒電勢模型導出發(fā)電機與負荷矩陣，并通過其矩陣在運行 方式下趨向奇異的程度判別電壓失穩(wěn)和功角失穩(wěn)，也有方法運用戴維南等值跟蹤原理來判 別系統(tǒng)失穩(wěn)中的主導失穩(wěn)模式，其在任意時刻都將系統(tǒng)等值為一個負荷母線通過一個阻抗 接收一個電壓源功率傳送的兩節(jié)點系統(tǒng)，通過跟蹤戴維南等值電勢和等值阻抗模判別在失 穩(wěn)情況下其相互對應的主導失穩(wěn)模式，而最近研宄學者更發(fā)現(xiàn)，功角穩(wěn)定問題與電壓穩(wěn)定 問題是分別建立在兩個不同的前提之下，試圖將其進行統(tǒng)一，但目前來看，其效果并不樂 觀。
[0004] 在以往的電力系統(tǒng)判別方法中，大多設計了一種實時的暫態(tài)失穩(wěn)判據(jù)，該判據(jù)大 多綜合了暫態(tài)過程中的系統(tǒng)非線性特性影響，通過分析斷面特征信息變化的趨勢，得到失 穩(wěn)判據(jù)，進而判斷其主導失穩(wěn)情況，且以往的分析中，大部分研宄工作都主要側(cè)重于電壓穩(wěn) 定或功角穩(wěn)定其中一個方面，提出的判據(jù)具有一定的局限性，到目前為止還沒有一種實用 的綜合評價電壓穩(wěn)定性與功角穩(wěn)定性的判據(jù)，也沒有形成統(tǒng)一的研宄分析法官法，由于以 上的原因，關于電壓穩(wěn)定性與功角穩(wěn)定性之間的主導因素、轉(zhuǎn)化規(guī)律、轉(zhuǎn)化條件研宄進展 極其緩慢，相關文獻極少。
[0005] 在電力系統(tǒng)發(fā)生故障進而暫態(tài)失穩(wěn)的過程中，由于較多電力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)會發(fā)生 不同變化，故在電氣量的信息中判斷、估計系統(tǒng)的失穩(wěn)模式，提取出易于判斷系統(tǒng)失穩(wěn)模式 的指標是可以實現(xiàn)的，同時這個指標還需要具有實時，易于計算等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有判據(jù)方法存在的不足，提供一種基于外區(qū) 電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法，能直觀地得到主導失穩(wěn)模式，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定 運行、實時數(shù)據(jù)分析、故障反映策略提供參考。
[0007] 本發(fā)明的技術解決方案如下：
[0008] 一種基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟1 :在電力系統(tǒng)中選定目標斷面；
[0010] 步驟2 :構(gòu)建電力系統(tǒng)戴維南等效模型：
[0011] (a)根據(jù)目標斷面的分割將電力系統(tǒng)分為本地部分、目標斷面和電力系統(tǒng)其它部 分；將本地部分等效為兩個部分：本地發(fā)電部分和本地負荷部分；
[0012] (b)根據(jù)戴維南等值跟蹤原理，將電力系統(tǒng)其它部分等效為第一發(fā)電機，第一發(fā)電 機的戴維南等效電勢為矣，第一發(fā)電機輸出功率為或+7總，其中Pi為第一發(fā)電機輸出 的有功功率，Qi為第一發(fā)電機輸出的無功功率；第一發(fā)電機與目標斷面之間線路的戴維南 等效阻抗為z12;
[0013] 將本地發(fā)電部分等效為第二發(fā)電機，第二發(fā)電機的戴維南等效電勢為矣，第二發(fā) 電機輸出功率為毛=G+./(?2，其中P2為第二發(fā)電機輸出的有功功率，L為第二發(fā)電機輸出 的無功功率；第二發(fā)電機與目標斷面之間線路的戴維南等效阻抗為Z21;
[0014] 目標斷面?zhèn)鬏斀o本地負荷部分的功率為九=G+_/(?,,,其中PD為目標斷面?zhèn)鬏斀o 本地負荷部分的有功功率，QD為目標斷面?zhèn)鬏斀o本地負荷部分的無功功率；
[0015] 步驟3 :定義外區(qū)電力比例為M:M=P/Pd;根據(jù)戴維南等效模型參數(shù)關系，計算電 壓失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例^和功角失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例Mg;
[0016] 1)電壓失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例Mv的計算方法為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :在電力系統(tǒng)中選定目標斷面； 步驟2 :構(gòu)建電力系統(tǒng)戴維南等效模型： (a) 根據(jù)目標斷面的分割將電力系統(tǒng)分為本地部分、目標斷面和電力系統(tǒng)其它部分； 將本地部分等效為兩個部分：本地發(fā)電部分和本地負荷部分； (b) 根據(jù)戴維南等值跟蹤原理，將電力系統(tǒng)其它部分等效為第一發(fā)電機，第一發(fā)電機的 戴維南等效電勢為矣，第一發(fā)電機輸出功率為或=6+7?，其中P1S第一發(fā)電機輸出的有 功功率，Q1為第一發(fā)電機輸出的無功功率；第一發(fā)電機與目標斷面之間線路的戴維南等效 阻抗為Z12; 將本地發(fā)電部分等效為第二發(fā)電機，第二發(fā)電機的戴維南等效電勢為^，第二發(fā)電機 輸出功率為久=P2 + ./込，其中P2為第二發(fā)電機輸出的有功功率，Q 2為第二發(fā)電機輸出的無 功功率；第二發(fā)電機與目標斷面之間線路的戴維南等效阻抗為Z21; 目標斷面?zhèn)鬏斀o本地負荷部分的功率為九=A ，其中Pd為目標斷面?zhèn)鬏斀o本地 負荷部分的有功功率，Qd為目標斷面?zhèn)鬏斀o本地負荷部分的無功功率； 步驟3 :定義外區(qū)電力比例為M :M = P1AV根據(jù)戴維南等效模型參數(shù)關系，計算電壓失 穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例^和功角失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例M g; 1) 電壓失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例Mv的計算方法為：
Zs為從電力系統(tǒng)其它部分看過去，將本地部分等效為單一恒阻抗時的等效阻抗，p為 冗5的相角；忽略線路電阻時X 12= z 12+z21為第一發(fā)電機的輸入電抗，毛:為第二發(fā)電機的輸 入阻抗，α22為毛：的阻抗角的余角，δ 12為第一發(fā)電機和第二發(fā)電機的功角差； 2) 功角失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例M2的計算方法為：
步驟4 :根據(jù)當前運行參數(shù)進行戴維南等值跟蹤，并得到當前運行方式下的外區(qū)電力 比例Μ，并按以下情況判斷主導性失穩(wěn)模式： 當MgS M彡M ￥時，為穩(wěn)定或臨界穩(wěn)定狀態(tài)；此時若（Μ V-M) > (M-Mg)，則更易發(fā)生功角失 穩(wěn)；若（Mv-M)〈 (M-Mg)，則更易發(fā)生電壓失穩(wěn)； 當皿>1^或M〈M 8時，發(fā)生失穩(wěn)；此時若M>M ￥且M>M g，則只發(fā)生電壓失穩(wěn)；若狀118且M〈M v， 則只發(fā)生功角失穩(wěn)；若Mv〈M〈Mg，兩種失穩(wěn)同時發(fā)生，并且若I Mv-M I > I M-Mg I，則電壓失穩(wěn)為主 導失穩(wěn)模式；若I Mv-M I〈 I M-Mg I，則功角失穩(wěn)為主導失穩(wěn)模式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法，其特征在 于，所述Zs根據(jù)實測得到的目標斷面與本地部分之間的傳輸功率與斷面電壓計算得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法，其特征在 于，所述&2和Z=根據(jù)實際電力系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，由節(jié)點阻抗矩陣得到。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導性判別方法，包括以下步驟：步驟1：在電力系統(tǒng)中選定目標斷面；步驟2：構(gòu)建戴維南等效模型：(a)根據(jù)目標斷面的分割將電力系統(tǒng)分為本地部分、目標斷面和電力系統(tǒng)其它部分；將本地部分等效為本地發(fā)電部分和本地負荷部分；(b)將電力系統(tǒng)其它部分等效為第一發(fā)電機，本地發(fā)電部分等效為第二發(fā)電機；步驟3：定義外區(qū)電力比例為M：M＝P1/PD；計算電壓失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例MV和功角失穩(wěn)臨界狀態(tài)的外區(qū)電力比例Mg；步驟4：根據(jù)實測參數(shù)計算外區(qū)電力比例M，并根據(jù)M與MV和Mg的距離判斷主導性失穩(wěn)模式。本發(fā)明能直觀地得到主導失穩(wěn)模式，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、實時數(shù)據(jù)分析和故障反映策略提供參考。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104750994
【申請?zhí)枴緾N201510158293
【發(fā)明人】宋軍英, 胡臻, 李欣然
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 湖南大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月3日