基于聚合rlc電路模型的電力系統(tǒng)次同步諧振分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,特別設(shè)及一種基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng) 次同步諧振分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 固定串聯(lián)電容補償能有效的提高線路的輸電能力和電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性,在 現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。然而,固定串補與周圍的汽輪發(fā)電機組或者風(fēng)力發(fā) 電機組相互作用容易引發(fā)一種特殊的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題,也就是SSR(Subsync虹onous Resonance,次同步諧振)。SSR對機網(wǎng)穩(wěn)定性和設(shè)備安全帶來不良影響,例如SSR對汽輪機 組大軸機械系統(tǒng)造成疲勞損傷,降低機組壽命甚至引起大軸斷裂,造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞乃 至人身安全事故;SSR能導(dǎo)致周邊風(fēng)電場中大量風(fēng)機的脫網(wǎng)和擦椿電路的損壞。
[0003] 相關(guān)技術(shù)中,針對電力系統(tǒng)SSR問題的分析方法主要有特征值分析法、頻率掃描 法、復(fù)數(shù)力矩系數(shù)法和時域仿真法等。近年來,廣泛應(yīng)用于電力電子設(shè)備和電力系統(tǒng)相互作 用研究的阻抗模型分析法提供了新思路。在實際應(yīng)用中,阻抗模型具有W下幾個優(yōu)點;1) 經(jīng)推導(dǎo)可W得到各子系統(tǒng)的阻抗模型和整體系統(tǒng)阻抗模型,且物理意義相對明確;2)改變 系統(tǒng)參數(shù)時,僅影響某個或幾個子系統(tǒng)的阻抗模型,對整體阻抗模型影響?。?)可采用基 于阻抗模型的Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性,形象直觀。
[0004] 然而,在W往的阻抗建模過程中,為了推導(dǎo)方便,大多采用電機的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型,不 考慮其動態(tài)特性。并且,對系統(tǒng)中控制器的控制策略也做了相應(yīng)的簡化,忽略了部分控制器 的動態(tài)特性。雖然該些簡化操作有利于系統(tǒng)阻抗模型的建立,卻帶來了不容忽視的分析誤 差,原阻抗模型僅能采用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,不適用于SSR風(fēng)險的精確評 估和量化分析。本發(fā)明中提出了一種基于聚合化C電路模型的次同步諧振問題量化分析 方法,即建立電廠及其串補輸電系統(tǒng)詳細(xì)的阻抗模型,并在諧振頻率處將其聚合為二階RLC 電路模型,基于聚合電路參數(shù)實現(xiàn)了SSR的精確量化分析。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0006] 為此,本發(fā)明的目的在于提出一種基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng)次同步諧振 分析方法,該分析方法可W減小分析誤差,實現(xiàn)SSR精確量化分析。
[0007] 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明實施例提出了一種基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng)次 同步諧振分析方法,包括W下步驟:獲取電廠參數(shù)和電力系統(tǒng)參數(shù),并分別根據(jù)所述電廠參 數(shù)和電力系統(tǒng)參數(shù)建立電廠模型和串補輸電系統(tǒng)模型,W分別獲取所述電廠模型和所述串 補輸電系統(tǒng)模型中各子系統(tǒng)的非線性微分方程模型;獲取特殊工況下的電廠參數(shù)和電力系 統(tǒng)參數(shù),并根據(jù)所述特殊工況下的電廠參數(shù)和電力系統(tǒng)參數(shù)和所述各子系統(tǒng)的非線性微分 方程模型生成所述各子系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型;根據(jù)拉普拉斯變換和所述各子系統(tǒng)的狀態(tài)方 程模型生成所述各子系統(tǒng)的代數(shù)方程模型;分別結(jié)合所述電廠模型中各子系統(tǒng)的代數(shù)方程 模型和所述串補輸電系統(tǒng)模型中各子系統(tǒng)的代數(shù)方程模型獲取電廠的阻抗模型和串補輸 電系統(tǒng)的等效阻抗模型,W根據(jù)所述電廠的阻抗模型和所述串補輸電系統(tǒng)的等效阻抗模型 生成最終等效阻抗模型;獲取所述最終等效阻抗模型的串聯(lián)諧振點;根據(jù)所述串聯(lián)諧振點 將所述最終等效阻抗模型聚合為等效二階化C電路模型;W及量化SSR分析。
[000引根據(jù)本發(fā)明實施例提出的基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng)次同步諧振分析方 法,通過建立電廠和串補輸電系統(tǒng)的阻抗模型,并在諧振頻率處將等效阻抗模型聚合為等 效二階化C電路模型,從而進行量化SSR分析,實現(xiàn)SSR的精確量化評估,減小分析誤差,提 高分析精確度。
[0009] 另外,根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng)次同步諧振分 析方法還可W具有如下附加的技術(shù)特征:
[0010] 進一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,所述電廠參數(shù)包括電廠內(nèi)每個發(fā)電機和變 壓器組的參數(shù)、廠內(nèi)連接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和廠用電情況信息中的一個或多個參數(shù),所述電力 系統(tǒng)參數(shù)包括系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和線路參數(shù)、串聯(lián)補償裝置的參數(shù)中的一個或多個參數(shù)。
[0011] 進一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,所述各子系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型為:
[0012]
[001引其中,AXi為狀態(tài)變量增量列向量,AUi為輸出變量增量列向量,Ayi為控制變量 增量列向量,Ai,Bi,Ci,Di分別為相應(yīng)維度的系數(shù)矩陣,A表示增量計算,下標(biāo)i表示第i個 子系統(tǒng)。
[0014] 進一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,所述各子系統(tǒng)的代數(shù)方程模型為:
[0018] 其中,Ii,12表示相應(yīng)維度的單位系數(shù)矩陣。
[0019] 進一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,所述最終等效阻抗模型為:
[0020] Z(s) =Zd(s)-Zl(s),
[0021] 其中,Zd(s)為所述電廠的等效阻抗模型,奇(s)為所述串補輸電系統(tǒng)的等效阻抗 模型。
[0022] 進一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,量化SSR分析的計算公式如下:
[0025] 其中,R為等效電阻、L為等效電感、C為等效電容、《為SSR頻率、0為SSR阻巧。
[0026] 進一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,如果R〉0,則提供正阻巧,SSR穩(wěn)定,否則提 供負(fù)阻巧,SSR不穩(wěn)定。
[0027] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變 得明顯,或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[002引本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解,其中:
[0029] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng)次同步諧振分析方 法的流程圖;
[0030] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng)次同步諧振分 析方法的流程圖;
[0031] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電廠模型和串補輸電系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)示意圖;W 及
[0032] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二階化C電路模型示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例,所述實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的,旨在用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0034] 此外,術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中,"多個"的含義是兩個或兩個W 上,除非另有明確具體的限定。
[0035] 在本發(fā)明中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語應(yīng)做廣義理解,例如,可W是固定連接,也可W是可拆卸連接,或一體地連接;可W是機 械連接,也可W是電連接;可W是直接相連,也可W通過中間媒介間接相連,可W是兩個元 件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可W根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā) 明中的具體含義。
[0036] 在本發(fā)明中,除非另有明確的規(guī)定和限定,第一特征在第二特征之"上"或之"下" 可W包括第一和第二特征直接接觸,也可W包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它 們之間的另外的特征接觸。而且,第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方,或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或僅僅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
[0037] 下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的基于聚合化C電路模型的電力系統(tǒng) 次同步諧振分析方法。參照圖1所示,該分析方法包括W下步驟:
[003引S101,獲取電廠參數(shù)和電力系統(tǒng)參數(shù),并分別根據(jù)電廠參數(shù)和電力系統(tǒng)參數(shù)建立 電廠模型和串補輸電系統(tǒng)模型,W分別獲取電廠模型和串補輸電系統(tǒng)模型中各子系統(tǒng)的非 線性微分方程模型。
[0039] 其中,在本發(fā)明的一個實施例中,電廠參數(shù)包括電廠內(nèi)每個發(fā)電機和變壓器組的 參數(shù)、廠內(nèi)連接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和廠用電情況信息中的一個或多個參數(shù),電力系統(tǒng)參數(shù)包括 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和線路參數(shù)、串聯(lián)補償裝置的參數(shù)中的一個或多個參數(shù)。
[0040] 在本發(fā)明的一個具體實施例中,參照圖2所示,本發(fā)明實施例包括W下步驟:
[0041] S201,建立電廠及其串補輸電系