專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法。具體講，涉及采用暫態(tài)能量函數(shù)和Monte-Carlo方法提高大規(guī)模電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的策略與實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)突然經(jīng)受大干擾后，各個(gè)同步電機(jī)能否繼續(xù)保持同步運(yùn)行的能力。通常所考慮的擾動(dòng)包括發(fā)生各種短路故障、切除大容量發(fā)電機(jī)或輸電設(shè)備以及某些負(fù)荷的突然變化等。電力系統(tǒng)是一個(gè)多維度隨機(jī)的系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)遭受故障的類(lèi)型、發(fā)生的地點(diǎn)等是隨機(jī)的，而且故障時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)、故障后保護(hù)的動(dòng)作情況以及運(yùn)行人員對(duì)故障的處理結(jié)果等都存在隨機(jī)性，而且電力系統(tǒng)中的大多數(shù)失負(fù)荷情況都與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài) 或暫態(tài)行為有關(guān)。由于確定性方法只重視最嚴(yán)重、最可信的事故，計(jì)算結(jié)果顯得過(guò)于保守。從運(yùn)行的角度來(lái)看，現(xiàn)存的設(shè)備沒(méi)有被充分利用；從規(guī)劃的角度來(lái)看，造成不必要的重復(fù)建設(shè)。因此，在電力系統(tǒng)的可靠性分析領(lǐng)域內(nèi)，基于不確定的暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法受到極大的關(guān)注。暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法是進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的關(guān)鍵，決定了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和分析效率?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法大多采用時(shí)域仿真法和直接法結(jié)合的混合算法，該混合算法是近二十年發(fā)展起來(lái)的一種比較實(shí)用的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法
o發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足現(xiàn)有的暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法在大規(guī)模電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，雖然準(zhǔn)確度較高，但由于進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)事先很難知道在何時(shí)需要重新開(kāi)始故障中系統(tǒng)仿真，通常耗時(shí)較長(zhǎng)，且分析效率低[2];使得不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)存在的故障，降低了電力系統(tǒng)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，本發(fā)明滿(mǎn)足了電力系統(tǒng)在線(xiàn)安全分析及預(yù)警方面對(duì)信息實(shí)時(shí)性的需求，提高了分析效率和電力系統(tǒng)的安全性，詳見(jiàn)下文描述—種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，所述方法包括以下步驟(I)對(duì)電力系統(tǒng)元件參數(shù)進(jìn)行初始化，輸入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)；(2)對(duì)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)和負(fù)荷水平進(jìn)行選擇，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；(3)通過(guò)所述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行蒙特卡羅抽樣選擇，形成故障抽樣序列
X= (X1, X2,…，xn)；(4)采用面向多處理器并行系統(tǒng)的任務(wù)分配方法，對(duì)所述故障抽樣序列X= (x1； x2, "'Xn)進(jìn)行分配；(5)每個(gè)從處理器基于能量函數(shù)對(duì)故障抽樣進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析；(6)主處理器接收給各所述從處理器傳回的結(jié)果，并將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；(7)判斷所述故障抽樣序列X是否完成，如果是，執(zhí)行步驟⑶；如果否，執(zhí)行步驟(4)；(8)計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的概率指標(biāo)，并輸出結(jié)果。所述通過(guò)所述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行蒙特卡羅抽樣選擇，形成故障抽樣序列X= (x1； X2,…，xn)具體包括I)應(yīng)用蒙特卡羅對(duì)故障元件、故障類(lèi)型和故障切除時(shí)間進(jìn)行抽樣；2)獲取第k次電力系統(tǒng)的故障抽樣狀態(tài)xk，I≤k≤n ;3)判斷所述故障抽樣狀態(tài)Xk是否已經(jīng)包含在已有所述故障抽樣序列X中，如果是，對(duì)所述故障抽樣狀態(tài)Xk重新進(jìn)行抽樣選擇；如果否，加入所述故障抽樣序列X中，并令k = k+1 ；4)判斷k是否等于n，如果是，執(zhí)行步驟⑷；如果否，執(zhí)行步驟1)，其中，n表示抽樣仿真次數(shù)。所述每個(gè)從處理器基于能量函數(shù)對(duì)故障抽樣進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析具體包括I)對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行潮流計(jì)算，判斷是否會(huì)因元件故障引起運(yùn)行約束越界，包括發(fā)電機(jī)無(wú)功越界、母線(xiàn)電壓越界、線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷或潮流不收斂，如果是，調(diào)整發(fā)電機(jī)出力或改變負(fù)荷水平，并重新進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整后的潮流計(jì)算；如果否，執(zhí)行步驟2)；2)對(duì)所述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定分析，以所述故障抽樣狀態(tài)Xk為擾動(dòng)進(jìn)行仿真，判斷電力系統(tǒng)是否穩(wěn)定，如果是，則記為類(lèi)型一，含義為所述故障抽樣狀態(tài)Xk下電力系統(tǒng)穩(wěn)定，并轉(zhuǎn)步驟5);如果否，計(jì)算電力系統(tǒng)的暫態(tài)能量裕度NEM(Ptl),執(zhí)行步驟3)；3)從預(yù)設(shè)穩(wěn)定措施中，選擇所述故障抽樣狀態(tài)Xk的穩(wěn)定措施方案P1，進(jìn)行穩(wěn)定性分析仿真，并計(jì)算電力系統(tǒng)的暫態(tài)能量裕度NEM(P1)；4)基于總注入功率平衡原則，通過(guò)能量函數(shù)方法計(jì)算穩(wěn)定措施控制切負(fù)荷量；5)將所述故障抽樣狀態(tài)Xk和暫態(tài)穩(wěn)定類(lèi)型結(jié)果發(fā)送給所述主處理器。所述暫態(tài)能量裕度NEM(Ptl)具體為
權(quán)利要求
1.一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)對(duì)電力系統(tǒng)元件參數(shù)進(jìn)行初始化，輸入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)； (2)對(duì)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)和負(fù)荷水平進(jìn)行選擇，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)； (3)通過(guò)所述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行蒙特卡羅抽樣選擇，形成故障抽樣序列X= (x1； X2,…，xn)； (4)采用面向多處理器并行系統(tǒng)的任務(wù)分配方法，對(duì)所述故障抽樣序列X=(Xl，x2，…，xn)進(jìn)行分配； (5)每個(gè)從處理器基于能量函數(shù)對(duì)故障抽樣進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析； (6)主處理器接收給各所述從處理器傳回的結(jié)果，并將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)； (7)判斷所述故障抽樣序列X是否完成，如果是，執(zhí)行步驟⑶；如果否，執(zhí)行步驟⑷； (8)計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的概率指標(biāo)，并輸出結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，其特征在于，所述通過(guò)所述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行蒙特卡羅抽樣選擇，形成故障抽樣序列X= (x1； X2,…，xn)具體包括 1)應(yīng)用蒙特卡羅對(duì)故障元件、故障類(lèi)型和故障切除時(shí)間進(jìn)行抽樣； 2)獲取第k次電力系統(tǒng)的故障抽樣狀態(tài)xk，k< n ; 3)判斷所述故障抽樣狀態(tài)Xk是否已經(jīng)包含在已有所述故障抽樣序列X中，如果是，對(duì)所述故障抽樣狀態(tài)Xk重新進(jìn)行抽樣選擇；如果否，加入所述故障抽樣序列X中，并令k =k+1 ； 4)判斷k是否等于n，如果是，執(zhí)行步驟(4);如果否，執(zhí)行步驟1)，其中，n表示抽樣仿真次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，其特征在于，所述每個(gè)從處理器基于能量函數(shù)對(duì)故障抽樣進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析具體包括 1)對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行潮流計(jì)算，判斷是否會(huì)因元件故障引起運(yùn)行約束越界，包括發(fā)電機(jī)無(wú)功越界、母線(xiàn)電壓越界、線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷或潮流不收斂，如果是，調(diào)整發(fā)電機(jī)出力或改變負(fù)荷水平，并重新進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整后的潮流計(jì)算；如果否，執(zhí)行步驟2)； 2)對(duì)所述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定分析，以所述故障抽樣狀態(tài)Xk為擾動(dòng)進(jìn)行仿真，判斷電力系統(tǒng)是否穩(wěn)定，如果是，則記為類(lèi)型一，含義為所述故障抽樣狀態(tài)Xk下電力系統(tǒng)穩(wěn)定，并轉(zhuǎn)步驟5);如果否，計(jì)算電力系統(tǒng)的暫態(tài)能量裕度NEM(Ptl),執(zhí)行步驟3)； 3)從預(yù)設(shè)穩(wěn)定措施中，選擇所述故障抽樣狀態(tài)Xk的穩(wěn)定措施方案P1，進(jìn)行穩(wěn)定性分析仿真，并計(jì)算電力系統(tǒng)的暫態(tài)能量裕度NEM(P1)； 4)基于總注入功率平衡原則，通過(guò)能量函數(shù)方法計(jì)算穩(wěn)定措施控制量； 5)將所述故障抽樣狀態(tài)Xk和暫態(tài)穩(wěn)定類(lèi)型結(jié)果發(fā)送給所述主處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，其特征在于，所述暫態(tài)能量裕度NEM(P)具體為 1mI T—i m22 j=im為系統(tǒng)內(nèi)參與運(yùn)行的發(fā)電機(jī)個(gè)數(shù)；龜為在采取P穩(wěn)定措施控制量情況下第i臺(tái)發(fā)電機(jī)相對(duì)于慣性中心的角速度；T為從故障發(fā)生時(shí)刻tel到故障切除時(shí)刻tel+A t的暫態(tài)穩(wěn)定分析仿真步數(shù)；0 i (tj)表示與暫態(tài)穩(wěn)定仿真過(guò)程中第tj時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第i臺(tái)發(fā)電機(jī)功角；Qi(^1)表示與暫態(tài)穩(wěn)定仿真過(guò)程中第\_+1時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第i臺(tái)發(fā)電機(jī)功角叫(0 (tj))表示第&時(shí)刻第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的角加速度％( 0 (tJ+1))表示第h+1時(shí)刻第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的角加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，其特征在于，所述基于總注入功率平衡原則，通過(guò)能量函數(shù)方法計(jì)算穩(wěn)定措施控制量，具體包括 4a)根據(jù)所述暫態(tài)能量裕度NEM(Ptl)和NEM(P1)，采用能量裕度一次插值法求取最佳切機(jī)容量P2,卿; 其中
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析效率的方法，涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，對(duì)電力系統(tǒng)元件參數(shù)進(jìn)行初始化，輸入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)；對(duì)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)和負(fù)荷水平進(jìn)行選擇，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；通過(guò)所述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行蒙特卡羅抽樣選擇，形成故障抽樣序列；采用面向多處理器并行系統(tǒng)的任務(wù)分配方法，對(duì)所述故障抽樣序列進(jìn)行分配；每個(gè)從處理器基于能量函數(shù)方法對(duì)故障抽樣進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析；主處理器接收給各所述從處理器傳回的結(jié)果，并將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；當(dāng)所述故障抽樣序列X完成，計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的概率指標(biāo)，并輸出結(jié)果。本方法滿(mǎn)足了對(duì)電力系統(tǒng)信息實(shí)時(shí)性的需求，提高了分析效率和電力系統(tǒng)的安全性。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102723712SQ20121021861
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者孔祥玉, 房大中 申請(qǐng)人:天津大學(xué)