電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式易變性的快速評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種電力系 統(tǒng)失穩(wěn)模式易變性的快速評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式的準(zhǔn)確識別是進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定量化分析和控制的 基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式的識別方法主要有逐步積分法及啟發(fā)式方法。前者通過觀 察由數(shù)值積分法得到的系統(tǒng)的運(yùn)動軌線來判斷系統(tǒng)的失穩(wěn)模式；后者根據(jù)暫態(tài)過程特定時(shí) 刻的部分參量預(yù)估電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式。
[0003] 逐步積分法的優(yōu)勢在于系統(tǒng)軌線信息獲得的準(zhǔn)確性，然而它將消耗較大的計(jì)算 量；啟發(fā)式方法的優(yōu)勢在于失穩(wěn)模式識別速率的提升，不過由于未能計(jì)及全部暫態(tài)穩(wěn)定信 息，識別可靠性并不理想。
[0004] 工程實(shí)用的失穩(wěn)模式判別方法還要求同時(shí)滿足判別準(zhǔn)確性和快速性。前者要求樣 本信息必須遍歷研究算例暫態(tài)穩(wěn)定全過程，后者則要求以盡量小的計(jì)算代價(jià)獲得全部樣本 信息。EEAC開發(fā)了識別失穩(wěn)模式的有效方法，使得對于任何規(guī)模的工程系統(tǒng)都只需要對3 個(gè)或更少的候選失穩(wěn)模式進(jìn)行評估。
[0005] 然而，面對現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模及模型的急劇增加，越來越多研究算例的失穩(wěn)模式 呈現(xiàn)復(fù)雜特性，它受故障清除時(shí)間等因素的影響。對于研究算例失穩(wěn)模式變化復(fù)雜特性 的詳細(xì)分析要求實(shí)現(xiàn)所有感興趣故障清除時(shí)間下全部失穩(wěn)模式集的準(zhǔn)確識別，現(xiàn)有的基于 EEAC理論失穩(wěn)模式識別方法的計(jì)算量使得仿真分析仍然受到挑戰(zhàn)。
[0006] 對于分析速度與精度近乎矛盾的要求使得失穩(wěn)模式變化復(fù)雜特性的評估問題似 乎陷入死鎖。而死鎖的破解則在于針對具體研究算例，尋求適應(yīng)的判別方法，從而在算例空 間中協(xié)調(diào)精度和速度。
[0007] 專利申請"電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評估預(yù)想故障快速強(qiáng)壯分類方法"（【申請?zhí)枴?201410271454. 2)和"電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)切機(jī)控制策略搜索的簡化方法"（【申請?zhí)枴?201410398838. 0)提供了較好的范例。它們利用簡化程度不同的各算法分析結(jié)果間的相似 程度與算例時(shí)變程度的內(nèi)在聯(lián)系，為算例時(shí)變程度不同的各算例匹配恰當(dāng)?shù)姆治鏊惴ǎ瑥?算例空間角度協(xié)調(diào)求解速度和精度。
[0008] 循著這一思路，本發(fā)明應(yīng)用大步長泰勒級數(shù)展開獲取研究算例各機(jī)轉(zhuǎn)子角軌跡， 并綜合恰當(dāng)時(shí)間斷面處各機(jī)轉(zhuǎn)子角間隙信息快速評估研究算例失穩(wěn)模式易變性，以期省卻 對于失穩(wěn)模式不變算例的逐個(gè)感興趣故障清除時(shí)間下各失穩(wěn)模式的詳細(xì)識別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明目的是：為協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式易變性評估的準(zhǔn)確性和快速性，基于大 步長泰勒級數(shù)展開、綜合由此獲得的恰當(dāng)時(shí)間斷面處各機(jī)轉(zhuǎn)子角間隙信息，提供一種電力 系統(tǒng)失穩(wěn)模式易變性的快速評估方法。
[0010] 具體地說，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：
[0011] 1)選取預(yù)想故障全集中的一個(gè)算例，針對該算例，設(shè)置其故障清除時(shí)間為0.8s， 并由大步長泰勒級數(shù)展開獲得該算例故障中、故障后各機(jī)轉(zhuǎn)子角軌跡；
[0012] 2)選取η個(gè)時(shí)刻作為故障清除后各機(jī)組暫態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢發(fā)展較為/完全明顯的η個(gè) 時(shí)間斷面，分別觀察每一時(shí)間斷面的各機(jī)組轉(zhuǎn)子角，獲取各時(shí)間斷面最大、次最大轉(zhuǎn)子角間 隙，并由此求得表征各時(shí)間斷面各機(jī)組轉(zhuǎn)子角間隙信息的指標(biāo)h、k 2、…、kn;
[0013] 3)以各時(shí)間斷面各機(jī)組轉(zhuǎn)子角間隙信息指標(biāo)kp k2、…、kn中的最大值K表征該 算例時(shí)變程度，K = max {kpk；；，···，!〇,并作如下判斷：若K小于預(yù)先設(shè)定閾值ε i，則認(rèn)為 該算例時(shí)變程度較弱、其失穩(wěn)模式不隨故障清除時(shí)間而變，且由識別得到的最大轉(zhuǎn)子角間 隙將各機(jī)組分為領(lǐng)前、余下兩群；否則，則認(rèn)為該算例時(shí)變程度較強(qiáng)、其失穩(wěn)模式隨故障清 除時(shí)間而變，針對所有感興趣的故障清除時(shí)間、由IEEAC算法對該算例依次進(jìn)行詳細(xì)仿真， 獲得失穩(wěn)模式隨故障清除時(shí)間的演化情形；
[0014] 4)對該算例失穩(wěn)模式易變性的評估結(jié)束，若預(yù)想故障全集中所有算例都已完成失 穩(wěn)模式易變性評估，則結(jié)束本方法，否則取預(yù)想故障全集中的下一個(gè)算例執(zhí)行步驟1)。
[0015] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟1)中，分別以0. 4s、0.1 s為步長由泰 勒級數(shù)展開獲得該算例故障中、故障后各機(jī)轉(zhuǎn)子角軌跡。
[0016] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟2)中，η = 5,并選取L= I. 2s、12 = I. 3s、t3= 1.4s、t4= 1.5s、t5= 1.6s五個(gè)時(shí)刻作為故障清除后各機(jī)組暫態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢發(fā)展 較為/完全明顯的五個(gè)時(shí)間斷面，觀察每一時(shí)間斷面的各機(jī)組轉(zhuǎn)子角。
[0017] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟2)中，表征各時(shí)間斷面各機(jī)轉(zhuǎn)子角間 隙信息的指標(biāo)，按以下公式計(jì)算：
[0018]
[0019] 上式中A1代表第i個(gè)時(shí)間斷面處各機(jī)組轉(zhuǎn)子角間隙信息指標(biāo)，Gu代表第i個(gè)時(shí) 間斷面處最大轉(zhuǎn)子角間隙值，G il代表第i個(gè)時(shí)間斷面處次最大轉(zhuǎn)子角間隙值。
[0020] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟3)中，閾值ε i設(shè)定為3. 4%。
[0021] 本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明基于大步長泰勒級數(shù)展開技術(shù)，綜合恰當(dāng)?shù)亩鄠€(gè) 時(shí)間斷面處對應(yīng)于較大故障清除時(shí)間的各機(jī)轉(zhuǎn)角間隙信息，評估研究算例失穩(wěn)模式隨故障 清除時(shí)間的變化特性。本發(fā)明適用于所有工程實(shí)際系統(tǒng)，大量實(shí)驗(yàn)表明：應(yīng)用本發(fā)明所述方 法可實(shí)現(xiàn)研究算例失穩(wěn)模式隨故障清除時(shí)間變化特性的全部可靠識別，且其計(jì)算代價(jià)小于 現(xiàn)有逐步積分方法計(jì)算量的10%，由此，本發(fā)明對于協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式易變性評估的 準(zhǔn)確性和快速性，以深入理解暫態(tài)功角穩(wěn)定本質(zhì)、輔助控制策略制定具有重大的理論和工 程意義。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的預(yù)想故障全集中全體算例時(shí)變程度指標(biāo)K按升序排列 情況示意圖。
[0024] 圖3為圖2在K e [0·0,0·4]的局部示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面參照附圖并結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0026] 圖1中步驟1描述的是研究算例各機(jī)轉(zhuǎn)子角軌跡的獲得。在預(yù)想故障全集中選取 一個(gè)算例，并針對該算例，設(shè)置其故障清除時(shí)間為〇. 8s，并由大步長泰勒級數(shù)展開獲得該算 例故障中、故障后各機(jī)轉(zhuǎn)子角軌跡（如可分別以〇. 4s、0.1 s為步長由泰勒級數(shù)展開獲得該 算例故障中、故障后各機(jī)轉(zhuǎn)子角軌跡）。
[0027] 圖1中步驟2描述的是各機(jī)轉(zhuǎn)子角間隙信息的提取。選取η個(gè)時(shí)刻作為故障清除 后各機(jī)組暫態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢發(fā)展較為/完全明顯的η個(gè)時(shí)間斷面（如可選取t 1= I. 2s、12 = I. 3s、t3