基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導(dǎo)性判別方法
【技術(shù)領(lǐng)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(dǎo)性判別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜的今天，通過(guò)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(dǎo)要素，而這對(duì)于電力系統(tǒng)計(jì)算分析、故障防范和故障后調(diào)度人員調(diào) 試行為至關(guān)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(shí)發(fā)生，無(wú)法具體判斷是由哪一種失穩(wěn)占主導(dǎo)地位，進(jìn) 而引起了另外一種失穩(wěn)跟隨發(fā)生，比如電壓失穩(wěn)時(shí)，是由于電網(wǎng)供給給負(fù)荷的功率不能滿 足負(fù)荷的需要，如果誤判為功角失穩(wěn)，進(jìn)行切機(jī)操作，則會(huì)進(jìn)一步惡化電壓失穩(wěn)，從而對(duì)于 失穩(wěn)主導(dǎo)性的判別在電網(wǎng)分析中要求做到準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)，由于安全穩(wěn)定運(yùn)行越來(lái)越關(guān)系到國(guó) 計(jì)民生與國(guó)家安全，并且隨著電網(wǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)，其各運(yùn)行參數(shù)之間的耦合關(guān)系越來(lái)越復(fù)雜， 單一因素的影響已經(jīng)無(wú)法完全說(shuō)明其失穩(wěn)主導(dǎo)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(duì)于電力系統(tǒng)單機(jī)無(wú)窮大網(wǎng)絡(luò)模型，即一個(gè)PV節(jié)點(diǎn)與一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)相連接，其并 不存在電壓穩(wěn)定問(wèn)題，而對(duì)于無(wú)窮大母線帶負(fù)荷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其由一個(gè)PQ節(jié)點(diǎn)和一個(gè)平衡節(jié) 點(diǎn)組成，故并不存在功角穩(wěn)定問(wèn)題。近20年來(lái)，陸續(xù)有文獻(xiàn)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(guò)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(guò)恒電勢(shì)模型導(dǎo)出發(fā)電機(jī)與負(fù)荷矩陣，并通過(guò)其矩陣在運(yùn)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(yùn)用戴維南等值跟蹤原理來(lái)判 別系統(tǒng)失穩(wěn)中的主導(dǎo)失穩(wěn)模式，其在任意時(shí)刻都將系統(tǒng)等值為一個(gè)負(fù)荷母線通過(guò)一個(gè)阻抗 接收一個(gè)電壓源功率傳送的兩節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，通過(guò)跟蹤戴維南等值電勢(shì)和等值阻抗模判別在失 穩(wěn)情況下其相互對(duì)應(yīng)的主導(dǎo)失穩(wěn)模式，而最近研宄學(xué)者更發(fā)現(xiàn)，功角穩(wěn)定問(wèn)題與電壓穩(wěn)定 問(wèn)題是分別建立在兩個(gè)不同的前提之下，試圖將其進(jìn)行統(tǒng)一，但目前來(lái)看，其效果并不樂(lè) 觀。
[0004] 在以往的電力系統(tǒng)判別方法中，大多設(shè)計(jì)了一種實(shí)時(shí)的暫態(tài)失穩(wěn)判據(jù)，該判據(jù)大 多綜合了暫態(tài)過(guò)程中的系統(tǒng)非線性特性影響，通過(guò)分析斷面特征信息變化的趨勢(shì)，得到失 穩(wěn)判據(jù)，進(jìn)而判斷其主導(dǎo)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(gè)方面，提出的判據(jù)具有一定的局限性，到目前為止還沒(méi)有一種實(shí)用 的綜合評(píng)價(jià)電壓穩(wěn)定性與功角穩(wěn)定性的判據(jù)，也沒(méi)有形成統(tǒng)一的研宄分析法官法，由于以 上的原因，關(guān)于電壓穩(wěn)定性與功角穩(wěn)定性之間的主導(dǎo)因素、轉(zhuǎn)化規(guī)律、轉(zhuǎn)化條件研宄進(jìn)展 極其緩慢，相關(guān)文獻(xiàn)極少。
[0005] 在電力系統(tǒng)發(fā)生故障進(jìn)而暫態(tài)失穩(wěn)的過(guò)程中，由于較多電力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)會(huì)發(fā)生 不同變化，故在電氣量的信息中判斷、估計(jì)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(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)這個(gè)指標(biāo)還需要具有實(shí)時(shí)，易于計(jì)算等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)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(dǎo)性判別方法，能直觀地得到主導(dǎo)失穩(wěn)模式，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定 運(yùn)行、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、故障反映策略提供參考。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)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(dǎo)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(biāo)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(biāo)斷面的分割將電力系統(tǒng)分為本地部分、目標(biāo)斷面和電力系統(tǒng)其它部 分；將本地部分等效為兩個(gè)部分：本地發(fā)電部分和本地負(fù)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(jī)，第一發(fā)電 機(jī)的戴維南等效電勢(shì)為矣，第一發(fā)電機(jī)輸出功率為或+7總，其中Pi為第一發(fā)電機(jī)輸出 的有功功率，Qi為第一發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率；第一發(fā)電機(jī)與目標(biāo)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(jī)，第二發(fā)電機(jī)的戴維南等效電勢(shì)為矣，第二發(fā) 電機(jī)輸出功率為毛=G+./(?2，其中P2為第二發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，L為第二發(fā)電機(jī)輸出 的無(wú)功功率；第二發(fā)電機(jī)與目標(biāo)斷面之間線路的戴維南等效阻抗為Z21;
[0014] 目標(biāo)斷面?zhèn)鬏斀o本地負(fù)荷部分的功率為九=G+_/(?,,,其中PD為目標(biāo)斷面?zhèn)鬏斀o 本地負(fù)荷部分的有功功率，QD為目標(biāo)斷面?zhèn)鬏斀o本地負(fù)荷部分的無(wú)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(guān)系，計(jì)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(jì)算方法為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導(dǎo)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(biāo)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(biāo)斷面的分割將電力系統(tǒng)分為本地部分、目標(biāo)斷面和電力系統(tǒng)其它部分； 將本地部分等效為兩個(gè)部分：本地發(fā)電部分和本地負(fù)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(jī)，第一發(fā)電機(jī)的 戴維南等效電勢(shì)為矣，第一發(fā)電機(jī)輸出功率為或=6+7?，其中P1S第一發(fā)電機(jī)輸出的有 功功率，Q1為第一發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率；第一發(fā)電機(jī)與目標(biāo)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(jī)，第二發(fā)電機(jī)的戴維南等效電勢(shì)為^，第二發(fā)電機(jī) 輸出功率為久=P2 + ./込，其中P2為第二發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，Q 2為第二發(fā)電機(jī)輸出的無(wú) 功功率；第二發(fā)電機(jī)與目標(biāo)斷面之間線路的戴維南等效阻抗為Z21; 目標(biāo)斷面?zhèn)鬏斀o本地負(fù)荷部分的功率為九=A ，其中Pd為目標(biāo)斷面?zhèn)鬏斀o本地 負(fù)荷部分的有功功率，Qd為目標(biāo)斷面?zhèn)鬏斀o本地負(fù)荷部分的無(wú)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(guān)系，計(jì)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(jì)算方法為：
Zs為從電力系統(tǒng)其它部分看過(guò)去，將本地部分等效為單一恒阻抗時(shí)的等效阻抗，p為 冗5的相角；忽略線路電阻時(shí)X 12= z 12+z21為第一發(fā)電機(jī)的輸入電抗，毛:為第二發(fā)電機(jī)的輸 入阻抗，α22為毛：的阻抗角的余角，δ 12為第一發(fā)電機(jī)和第二發(fā)電機(jī)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(jì)算方法為：
步驟4 :根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行戴維南等值跟蹤，并得到當(dāng)前運(yùn)行方式下的外區(qū)電力 比例Μ，并按以下情況判斷主導(dǎo)性失穩(wěn)模式： 當(dāng)MgS M彡M ￥時(shí)，為穩(wěn)定或臨界穩(wěn)定狀態(tài)；此時(shí)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(dāng)皿>1^或M〈M 8時(shí)，發(fā)生失穩(wěn)；此時(shí)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(shí)發(fā)生，并且若I Mv-M I > I M-Mg I，則電壓失穩(wěn)為主 導(dǎo)失穩(wěn)模式；若I Mv-M I〈 I M-Mg I，則功角失穩(wěn)為主導(dǎo)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(dǎo)性判別方法，其特征在 于，所述Zs根據(jù)實(shí)測(cè)得到的目標(biāo)斷面與本地部分之間的傳輸功率與斷面電壓計(jì)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(dǎo)性判別方法，其特征在 于，所述&2和Z=根據(jù)實(shí)際電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣得到。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于外區(qū)電力比例的暫態(tài)失穩(wěn)主導(dǎo)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(biāo)斷面；步驟2：構(gòu)建戴維南等效模型：(a)根據(jù)目標(biāo)斷面的分割將電力系統(tǒng)分為本地部分、目標(biāo)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(fù)荷部分；(b)將電力系統(tǒng)其它部分等效為第一發(fā)電機(jī)，本地發(fā)電部分等效為第二發(fā)電機(jī)；步驟3：定義外區(qū)電力比例為M：M＝P1/PD；計(jì)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(shí)測(cè)參數(shù)計(jì)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(dǎo)性失穩(wěn)模式。本發(fā)明能直觀地得到主導(dǎo)失穩(wěn)模式，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和故障反映策略提供參考。
【IPC分類(lèi)】G06F19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104750994
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510158293
【發(fā)明人】宋軍英, 胡臻, 李欣然
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司, 湖南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日