一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及智能電網(wǎng)中的控制技術(shù)領域，特別是一種基于軌跡靈敏度法的移相變 壓器相位角調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代電力系統(tǒng)常處于暫態(tài)安全穩(wěn)定約束的邊緣，國內(nèi)外電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故統(tǒng) 計表明，暫態(tài)穩(wěn)定破壞的事故率居于首位。而目前的暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略多基于預想事 故集而制定的。因此，加強研究大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性分析具有十分重要的意義。
[0003]目前分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的方法主要有=種；時域仿真法、直接李雅普諾夫 法、人工智能法，在電力系統(tǒng)中取得實際應用的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法主要是前兩類。時域仿真 法的優(yōu)勢是準確、可靠，缺點是數(shù)據(jù)分析時間過長，不能夠進行實時決策；直接法是目前惟 一基于穩(wěn)定理論分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的方法，也是最具有在線應用前景的暫態(tài)穩(wěn)定分 析方法，計算速度快，能對暫態(tài)穩(wěn)定程度進行定量分析。由于該方法尚存在一些問題，到目 前為止，還沒有一種直接法在模型的詳細程度、準確度和可靠性方面能與常規(guī)的時域仿真 法相比，只能作為電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的輔助手段。
[0004] 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，其運行靈活性、可控性W及穩(wěn)定性成為急需解決的問題。因 此，如何通過一種方法或手段，實現(xiàn)一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的預防控制方案，既能在系統(tǒng) 受到故障或者干擾的情況下能夠保證系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，又能對系統(tǒng)進行預防控制，防止系 統(tǒng)出現(xiàn)停機等事故，將損失減小到最低，是當前電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中非常關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，選用 合適的FACTS--移相變壓器（phase-shiftingtransformer,PST)對電路進行控制，采用 相應的算法對移相變壓器的相位角進行調(diào)節(jié)，從而保證電力系統(tǒng)的電壓維持在安全范圍之 內(nèi)，幫助提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過該樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，具體步驟如下：
[0007] 1)對高壓電力系統(tǒng)進行建模，簡化為最簡單的線路模型；
[0008]2)在兩個節(jié)點之間加入移相變壓器（phase-shiftingtransformer,PST)，通過調(diào) 節(jié)相位角就來控制用電端的電壓和潮流分布；
[0009] 3)采用軌跡靈敏度法對相位角進行預測和調(diào)節(jié)。
[0010] 4)重復步驟3)進行實時檢測和控制。
[0011] 進一步，步驟1)中所述對高壓電力系統(tǒng)進行建模的具體步驟如下：
[001引 1-1)當線路長度在100kmW內(nèi)，且電壓在35kvW下，線路電納可化忽略不計；
[0013] 1-2)傳輸線路簡化為由節(jié)點i和節(jié)點j及阻抗Z組成的電路，如圖1所示；
[0014] 1-3)在本線路模型中，發(fā)電機節(jié)點模型可W進行忽略，但是負載節(jié)點模型 不可缺少，節(jié)點j的有功功率和無功功率分別是Py.=-YuViVjSin(SU+a)，Qsj= YijVjSin(Vj-ViC〇s(5 .j+a))；
[0015] 1-4)采用經(jīng)典模型方法，用微分方程描述電路，因此負載端的微分方程為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，其特征在于，具體步驟如 下： 步驟一：對高壓電力系統(tǒng)進行建模，簡化為最簡單的線路模型； 步驟二：在兩個節(jié)點之間加入移相變壓器（PST)，通過調(diào)節(jié)相位角就來控制用電端的 電壓和潮流分布； 步驟三：采用軌跡靈敏度法對相位角進行預測和調(diào)節(jié)。 步驟四：重復步驟三進行實時檢測和控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，其特征 在于，步驟一中所述對電力系統(tǒng)進行建模的具體步驟如下： 1-1)當線路長度在IOOkm以內(nèi)，且電壓在35kv以下，線路電納可以忽略不計； 1-2)傳輸線路簡化為由節(jié)點i和節(jié)點j及阻抗Z組成的電路，如圖1所示； 1-3)在本線路模型中，發(fā)電機節(jié)點模型可以進行忽略，但是負載節(jié)點模型不可缺少，節(jié)點j 的有功功率和無功功率分別是 Psj=-YJiVjSin( Sa)，Qsj=YAsin(V廠ViCos(Sa)); 1-4)采用經(jīng)典模型方法，用微分方程描述電路，因此負載端的微分方程為： & = -Di>(PL°+ Psj)，' Vj = -S-1 V1:1 ((? + Qsj)，S』是節(jié)點j的相位角，Pf和沈是從節(jié)點j向 電網(wǎng)中的有功功率和無功功率注入的初始值，隊和e是兩個控制相位角和電壓值的調(diào)節(jié)速 度的參數(shù)； 1- 5)按照實際情況，設置節(jié)點j相關(guān)變量的初值：電壓'、相位角注入的有功功率 Pf、注入的無功功率G；,并為隊和e選取合適的參數(shù)值。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，其特征 在于，步驟二中所述在兩個節(jié)點之間加入移相變壓器（PST)，通過調(diào)節(jié)相位角就來控制用電 端的電壓和潮流分布的具體步驟如下： 2- 1)在節(jié)點i和節(jié)點j之間加入移相變壓器（PST)，如圖2所示； 2-2)高壓傳輸時電阻可以忽略不計，因此等效傳輸線路中導納相位角為JI/2; 2- 3)移相變壓器的調(diào)相原理如圖3所示，調(diào)節(jié)相位角a可以改變電壓的大小和相位， 按照步驟1-3)中的公式可知，調(diào)節(jié)相位角a可以改變潮流分布。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，其特征 在于，步驟三中所述采用軌跡靈敏度法對相位角進行預測和調(diào)節(jié)的具體步驟如下： 3- 1)加入PST后電力系統(tǒng)的狀態(tài)表達式為々=/(A',r/)，X代表狀態(tài)變量，也就是節(jié)點 j的電壓'和相位角a是移相變壓器的可調(diào)相位角； 3-2) Xtl是狀態(tài)平衡點，利用狀態(tài)X與X ^的距離來描述故障對系統(tǒng)的影響程度； 3-3)如果距離超過限定的安全距離，采用軌跡靈敏度來減小距離，使系統(tǒng)達到新的平 衡； 3-4)設故障的發(fā)生時間為t = tc，則義(0 =義(U + f/(尤 3-5)在時間區(qū)間[te，tj中，狀態(tài)X與Xtl的距離
發(fā)生的時間，&代表達到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)的時間；
態(tài)靈敏度，3X。/Sa是達到穩(wěn)定平衡狀態(tài)的靜態(tài)靈敏度； 3-7)不同的系統(tǒng)對電壓的要求不同，設定好電壓偏移的范圍，最大偏移量為d_，則 Ad = d(X, X〇)-dmax； 3-8)如果該時間間隔內(nèi)d〈d_，則系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，不需要進行調(diào)節(jié)。如果(1>(1_，則
3- 9)對PST的相位角進行調(diào)節(jié)，此時將相位角a加上A a，得到滿足要求的相位角， 實現(xiàn)對電壓的控制。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，其特征 在于，還包括有步驟四，重復步驟三進行實時檢測和控制，具體步驟如下： 4- 1)時刻檢測節(jié)點j的電壓是否在安全范圍之內(nèi)； 4-2)當檢測到電壓失穩(wěn)時，重復步驟3)進行相位角的調(diào)節(jié)，直到電壓穩(wěn)定。
【專利摘要】一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，具體步驟如下：一、對高壓電力系統(tǒng)進行建模，簡化為最簡單的線路模型；二、在兩個節(jié)點之間加入移相變壓器(PST)。通過調(diào)節(jié)兩個節(jié)點之間的相位角就可以控制用電端的電壓，從而調(diào)節(jié)節(jié)點之間的潮流；三、采用軌跡靈敏度法對相位角進行預測和調(diào)節(jié)，根據(jù)當前電壓對最佳電壓的偏移程度來判斷當前的電壓狀態(tài)，當根據(jù)本算法預測到下一個時間點的偏移的距離過大且超出安全范圍之內(nèi)時，及時調(diào)整相位角使得下一個時間點的電壓值在安全范圍之內(nèi)，保證電壓的穩(wěn)定；四、重復步驟三進行實時檢測和控制。本發(fā)明設計了一種基于軌跡靈敏度法的移相變壓器相位角調(diào)節(jié)方法，當電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障或者干擾時，采用這種方法調(diào)節(jié)電路相位角，使得電力系統(tǒng)的電壓值在安全范圍之內(nèi)，能夠保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【IPC分類】H02J3-12, H02J3-24
【公開號】CN104821587
【申請?zhí)枴緾N201510256218
【發(fā)明人】柴毅, 張可, 馮曉卉, 田甜, 邱翊峰
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月19日