本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法。

背景技術(shù)：

目前，電力系統(tǒng)一次調(diào)頻過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，當(dāng)出現(xiàn)小擾動(dòng)不穩(wěn)定時(shí)也會(huì)發(fā)生振蕩，由于頻率比低頻振蕩更低，稱(chēng)為超低頻振蕩。超低頻振蕩是一種與低頻振蕩在機(jī)理和表現(xiàn)上均不同的振蕩問(wèn)題，在穩(wěn)定分類(lèi)上，低頻振蕩屬于功角穩(wěn)定，而超低頻振蕩屬于頻率穩(wěn)定問(wèn)題。

實(shí)際電力系統(tǒng)是多機(jī)系統(tǒng)，包括調(diào)速、勵(lì)磁、發(fā)電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷等大量復(fù)雜動(dòng)態(tài)，在其中直接進(jìn)行超低頻振蕩的分析較為困難，一方面在系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)計(jì)算復(fù)雜，另一方面無(wú)法直觀得到各發(fā)電機(jī)參數(shù)對(duì)超低頻振蕩頻率和阻尼的影響。本發(fā)明提供了一種單機(jī)等值方法，將復(fù)雜的原始多機(jī)系統(tǒng)等值為一個(gè)簡(jiǎn)化的單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)，對(duì)該等值系統(tǒng)進(jìn)行分析，即可獲得原始系統(tǒng)超低頻振蕩的關(guān)鍵特征量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題，提供多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，將多機(jī)系統(tǒng)的超低頻振蕩分析變得簡(jiǎn)化直觀。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，包括：

步驟1，將待分析原始多機(jī)電力系統(tǒng)等值為單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)；

步驟2，對(duì)所述單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)進(jìn)行分析，獲得原始電力系統(tǒng)超低頻振蕩特征量。

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，該方法將待分析原始多機(jī)電力系統(tǒng)等值為單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)，對(duì)所述單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)進(jìn)行分析，獲得原始電力系統(tǒng)超低頻振蕩特征量。本申請(qǐng)突破了現(xiàn)有多機(jī)系統(tǒng)中超低頻振蕩分析只能依靠全網(wǎng)復(fù)雜模型的局限，避免了系統(tǒng)維數(shù)較高時(shí)的計(jì)算復(fù)雜性，且可以直觀有效地得到多機(jī)系統(tǒng)中超低頻振蕩頻率和阻尼的關(guān)鍵影響因素，使得多機(jī)分析變得直觀簡(jiǎn)化，有效提高了多機(jī)系統(tǒng)超低頻振蕩分析的可操作性。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法的整體流程示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法中等值系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

一次調(diào)頻過(guò)程超低頻振蕩中，所有發(fā)電機(jī)共同振蕩，轉(zhuǎn)速大小和相位相同，因此，各發(fā)電機(jī)的原動(dòng)系統(tǒng)可以相互解耦，等值發(fā)電機(jī)的原動(dòng)系統(tǒng)是各發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)之和，等值發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表現(xiàn)為所有發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和。由于超低頻振蕩主要和系統(tǒng)各有功平衡過(guò)程相關(guān)，因此和發(fā)電機(jī)的模型、勵(lì)磁系統(tǒng)模型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等都關(guān)系不大，這些因素都可以忽略?；谏鲜鲈瓌t，多臺(tái)發(fā)電機(jī)可等值為單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)，在等值系統(tǒng)系統(tǒng)中進(jìn)行分析，獲得原始多機(jī)系統(tǒng)超低頻振蕩的特征量，降低分析復(fù)雜度。

如圖1，本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中，示出一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法整體流程圖?？傮w上包括：步驟1，將待分析原始多機(jī)電力系統(tǒng)等值為單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)；步驟2，對(duì)所述單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)進(jìn)行分析，獲得原始電力系統(tǒng)超低頻振蕩特征量。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述步驟1還包括：基于待分析原始電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù)和調(diào)速器傳遞函數(shù)，計(jì)算獲得原始電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述步驟1還包括：基于所述待分析原始電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)、各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和原始系統(tǒng)負(fù)荷的總頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，計(jì)算獲得所述等值系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述步驟1中原始電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)為所述各發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù)和調(diào)速器傳遞函數(shù)的乘積。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述驟1還包括：

步驟11，將所述多機(jī)電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)的原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)相加得到等值發(fā)電機(jī)機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，將所述多機(jī)電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相加得到等值發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

步驟12，基于所述等值發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和原系統(tǒng)負(fù)荷的總頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，計(jì)算得到等值發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；

步驟13，基于所述等值發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)和等值發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)到等值系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述步驟12中原系統(tǒng)負(fù)荷的總頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)能夠?yàn)橹苯荧@得或?qū)⒃到y(tǒng)中全部負(fù)荷的調(diào)節(jié)系數(shù)加和獲得。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述步驟12還包括：

其中，為所述等值發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，T_J^eq為所述等值發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，K_L為原系統(tǒng)負(fù)荷的總頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述步驟13還包括：

如圖2所示，所述等值單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖為等值發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)等值發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷環(huán)節(jié)串聯(lián)并帶負(fù)反饋的形式。

其中，為所述等值系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，為所述等值發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述步驟2還包括：對(duì)所述等值系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)計(jì)算極點(diǎn)，獲得原始電力系統(tǒng)超低頻振蕩特征量。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，所述原始電力系統(tǒng)超低頻振蕩特征量包括：振蕩頻率和/或阻尼比。

本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種多機(jī)電力系統(tǒng)超低頻振蕩分析方法，包括如下步驟。

獲得原始電力系統(tǒng)中各臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量T_J,i、原動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù)G_pm,i(s)和調(diào)速器傳遞函數(shù)G_gov,i(s)，并計(jì)算原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)G_m,i(s)＝G_gov,i(s)G_pm,i(s)。

上述參數(shù)和傳遞函數(shù)屬于發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)模型的基本組成部分，電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)里都有。典型的，剛性水輪機(jī)模型為:

其中，T_W為水輪機(jī)水啟動(dòng)時(shí)間常數(shù)。

兩缸汽輪機(jī)模型為:

其中，F(xiàn)_HP為高壓缸輸出功率比例，T_CH和T_RH分別為高壓缸和再熱器的時(shí)間常數(shù)。

PID型調(diào)速器的傳遞函數(shù)為:

其中，B_P為調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)，K_P、K_I、K_D分別為比例、積分、微分環(huán)節(jié)的參數(shù)，T_G為伺服系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。

確定原始系統(tǒng)負(fù)荷的總頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)K_L，或?qū)⒃枷到y(tǒng)中全部負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)加和得到K_L，原始系統(tǒng)總負(fù)荷偏差和頻率偏差之間的關(guān)系為ΔP_L＝K_LΔf。

原始系統(tǒng)中各個(gè)位置的負(fù)荷只考慮頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，然后將調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)相加得到總的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也被忽略。

將多機(jī)系統(tǒng)等值為單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)。

具體等值步驟如下。將各發(fā)電機(jī)的原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)相加得到等值發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，即

將各發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相加得到等值發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即：

并獲得等值發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)：

等值單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖為等值發(fā)電機(jī)原動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)等值發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷環(huán)節(jié)串聯(lián)并帶負(fù)反饋的形式，即等值系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

對(duì)等值系統(tǒng)進(jìn)行分析，獲得振蕩頻率、阻尼比等關(guān)鍵特征量，即為原始系統(tǒng)的超低頻振蕩特征量。

針對(duì)等值系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，計(jì)算極點(diǎn)，即可獲得超低頻振蕩對(duì)應(yīng)的特征值，從中獲得振蕩頻率、阻尼比等關(guān)鍵特征量，還可進(jìn)行其他分析，所獲得的結(jié)果即為原始系統(tǒng)的分析結(jié)果。

本發(fā)明突破了現(xiàn)有多機(jī)系統(tǒng)中超低頻振蕩分析只能依靠全網(wǎng)建模的局限，為多機(jī)系統(tǒng)超低頻振蕩分析提供了一種等值方法，避免了系統(tǒng)維數(shù)較高時(shí)的計(jì)算復(fù)雜性，且可以直觀得到各發(fā)電機(jī)參數(shù)對(duì)超低頻振蕩頻率和阻尼的影響，使得多機(jī)分析變得直觀簡(jiǎn)化，有效提高了多機(jī)系統(tǒng)超低頻振蕩分析的可操作性。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。