導納矩陣快速辨識方法獲得等值系統(tǒng)的節(jié)點導納矩陣。
[0058] 步驟5 :在等值系統(tǒng)上完成暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)值積分計算。
[0059] 步驟2中的通過判斷是否出現(xiàn)無界角度間隙以排除極安全情況，所述的無界角度 間隙是：在數(shù)值積分的每個積分步結束處將各發(fā)電機功角從大到小排列一次，每兩個相鄰 功角之間構成一個角度間隙，如果存在某角度間隙對于任意給定的正值β，總可以找到一 個時間te使得t>t e時該角度間隙必大于β，則稱該角度間隙為無界角度間隙，在電力系 統(tǒng)實際應用中，往往按經(jīng)驗取有限值為門限值β，而將大于β值的角度間隙成為無界角度 間隙。
[0060] 在原始系統(tǒng)中進行數(shù)值積分至等值時刻，等值時刻大于故障切除時刻。從開始時 刻至等值時刻觀察原始系統(tǒng)各發(fā)電機的功角軌跡，如果發(fā)現(xiàn)了無界角度間隙則進一步進行 暫態(tài)穩(wěn)定分析，反之，則確認為是極安全（極為穩(wěn)定）的情況。為了盡可能減少在原始系統(tǒng) 上的數(shù)值積分時間，本發(fā)明公開的仿真算法可選取較小的等值時刻，所以在選取角度間隙 門限值時也取相對較小的值。
[0061] 步驟3中的所述的對系統(tǒng)分群的方法如下：
[0062] 若在分析開始至等值時刻的時段內發(fā)現(xiàn)了無界角度間隙，則在等值時刻對發(fā)電機 進行分群。將某兩臺發(fā)電機劃為同群的標準為在等值時刻前它們的功角搖擺曲線具有相同 的運動趨勢。本發(fā)明的方法中計算兩臺發(fā)電機等值時刻前所有積分步的功角差值形成一組 數(shù)據(jù)，求取該組數(shù)據(jù)的方差值作為這兩臺發(fā)電機功角搖擺曲線同趨勢的評價指標。設定方 差判定閾值ε，滿足如下條件的兩臺發(fā)電機判斷為同群：
[0066] 式中Νζ是至等值時刻總的數(shù)值積分步數(shù)；δ ki、δ k]分別為第k時步第i臺機與第 j臺機的功角值；%為t e [0，Tz]時間段內第i臺機與第j臺機功角差值平均值；為 t e [0, τζ]時間段內第i臺機與第j臺機功角差值的方差；ε為給定的方差判定閾值。
[0067] 步驟4中的發(fā)電機模型聚合的方法如下：
[0068] 應用靜態(tài)EEAC的模型聚合方法進行模型聚合，經(jīng)典模型下第i群的等值發(fā)電機全 部參數(shù)計算公式見如下公式：
[0078] 其中m是系統(tǒng)的分群個數(shù)，i = 1，2-111:1?是第i群的發(fā)電機個數(shù)；I^、Dy dl、 E' p Ρηι、P& Ixl、Iyl、S j別表示模型聚合后第i群等值發(fā)電機的慣性時間常數(shù)、阻尼 系數(shù)、直軸暫態(tài)電抗、暫態(tài)電勢、機械功率、電磁功率、機端電流實部、機端電流虛部及功角； 7^、％、巧、/表示第i群第k臺發(fā)電機的慣性時間常數(shù)、阻尼系數(shù)、直軸 暫態(tài)電抗、暫態(tài)電勢及機械功率；4rifc、分別表示等值時刻第i群第k臺 發(fā)電機的電磁功率、機端電流實部、機端電流虛部及功角。
[0079] 步驟4中所述的等值系統(tǒng)節(jié)點導納矩陣快速辨識方法如下：
[0080] 若等值時刻將系統(tǒng)分成了 m群，則在原始系統(tǒng)上從等值時刻繼續(xù)做m-1步數(shù)值積 分計算，積分步長為Δ t，通過數(shù)值積分計算可以獲得在ΤΖ，ΤΖ+Δ t，…，Tz+(m_l) Δ t總共m 個時步內，每一臺原始發(fā)電機在每一時步的機端電流實部Ix、機端電流虛部、以及功角δ。
[0081] 發(fā)電機經(jīng)典模型下，應用如下公式計算獲得第i群等值發(fā)電機第s時步機端電流 實部Ixls及機端電流虛部I yls
[0084] 其中，（dfcs、分別表示第i群第k臺發(fā)電機第s時步的機端電流實部、虛部。
[0085] 通過如下公式計算第i群等值發(fā)電機第s時步的機端電壓實部Vxls及機端電壓虛 部 Vyls
[0087] 再通過如下公式計算第i群等值發(fā)電機第s時步的虛擬注入電流實部I' xls及虛 擬注入電流虛部"yls
[0089] 上述兩個公式中有：
[0092] 其中Ral、X' dl、δ pE' 別表示該計算時步第i群等值發(fā)電機繞組阻抗、交軸暫 態(tài)電抗、功角以及暫態(tài)電勢。
[0093] 經(jīng)過上述步驟獲得了 m個時步的所有等值發(fā)電機機端電壓與虛擬注入電流，通過 如下公式計算得到等值系統(tǒng)的節(jié)點導納矩陣：
[0095] 其中1/&、分別為第i群等值發(fā)電機第s時步的機端虛擬注入電流及機端電壓 的復向量，即：
[0097] 在IEEE39系統(tǒng)和華東電網(wǎng)上應用本發(fā)明提出的方法進行仿真，并與常規(guī)暫態(tài)穩(wěn) 定分析方法所得的發(fā)電機功角曲線、最大功角差及計算時間比較。系統(tǒng)內發(fā)電機使用經(jīng)典 模型，仿真計算到3秒結束，積分步長取0. 01s ;等值時刻為Tz= 0. 6s，在Tz= 0. 6s時對 原始系統(tǒng)進行分群等值；系統(tǒng)內負荷全部為恒阻抗負荷；角度間隙門限值β取15°，采用 的華東電網(wǎng)算例有496臺發(fā)電機，5075個節(jié)點。選取的幾個算例說明了本文提出算法準 確快速的特點。具體的計算結果見表1 (仿真使用的計算機處理器為英特爾第二代酷睿 i3-2100@3. 10GHz雙核處理器），各算例的具體故障如下：
[0098] 算例1 :IEEE39系統(tǒng)節(jié)點10處發(fā)生三相短路故障，故障發(fā)生后0.1 s將節(jié)點10至 節(jié)點32線路切除；
[0099] 算例2 :IEEE39系統(tǒng)節(jié)點19處發(fā)生三相短路故障，故障發(fā)生后0.1 s將節(jié)點19至 節(jié)點20線路切除；
[0100] 算例3 :IEEE39系統(tǒng)節(jié)點26處發(fā)生三相短路故障，故障發(fā)生后0.1 s將節(jié)點26至 節(jié)點28線路切除；
[0101] 算例4 :華東電網(wǎng)節(jié)點蘇三堡__B處發(fā)生三相短路故障，故障發(fā)生后0.1 s時將蘇 三堡C1節(jié)點至蘇三堡_-B節(jié)點線路切除；
[0102] 算例5 :華東電網(wǎng)節(jié)點浙崇賢Z_處發(fā)生三相短路故障，故障發(fā)生后0.1 s時將浙崇 賢Z_節(jié)點至浙半山Z3節(jié)點線路切除。
[0103] 五個算例的具體計算結果見表1 :
[0104] 表1各算例具體計算結果
[0106] 通過表1的計算結果可以看出：發(fā)明提出的方法可以獲得準確的最大功角差計算 結果，誤差值不超過8%，本發(fā)明方法較常規(guī)的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法相比大幅度地節(jié)省了計算 時間，縮減的計算時間不少于30%，特別的，在華東電網(wǎng)上用發(fā)明提出的算法節(jié)省的時間不 少于70%，適合于暫態(tài)穩(wěn)定分析的實時應用。
【主權項】
1. 一種基于實時動態(tài)等值的電力系統(tǒng)快速暫態(tài)穩(wěn)定仿真方法，其特征在于，包括如下 步驟： 步驟1 :對原始系統(tǒng)進行暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)值積分計算，只仿真到等值時刻Tz; 步驟2 :若未發(fā)現(xiàn)無界角度間隙則確認是穩(wěn)定的情況，若發(fā)現(xiàn)了無界角度間隙則執(zhí)行W下的步驟； 步驟3 :根據(jù)等值時刻前的發(fā)電機功角曲線對系統(tǒng)進行分群； 步驟4 :根據(jù)步驟3的分群結果，對每一群的發(fā)電機進行模型聚合獲得該群的等值發(fā)電 機，并應用等值系統(tǒng)節(jié)點導納矩陣快速辨識方法獲得等值系統(tǒng)的節(jié)點導納矩陣； 步驟5 :在等值系統(tǒng)上完成暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)值積分計算。2. 根據(jù)權利要求1所述的基于實時動態(tài)等值的電力系統(tǒng)快速暫態(tài)穩(wěn)定仿真方法，其特 征在于，所述的步驟4中等值系統(tǒng)節(jié)點導納矩陣快速辨識方法如下： 若等值時刻將系統(tǒng)分成了m群，則在原始系統(tǒng)上從等值時刻繼續(xù)做m-1步數(shù)值積分計 算，積分步長為At,通過數(shù)值積分計算可W獲得在Tz,Tz+At，…，Tz+(m-l)At總共m個 時步內，每一臺原始發(fā)電機在每一時步的機端電流實部L、機端電流虛部IyW及功角5 ; 發(fā)電機經(jīng)典模型下，應用如下公式計算獲得第i群等值發(fā)電機第S時步機端電流實部Ius及機端電流虛部IYU其中，/y心S分別表示第i群第k臺發(fā)電機第S時步的機端電流實部、虛部； 通過如下公式計算第i群等值發(fā)電機第S時步的機端電壓實部Vyu及機端電壓虛部Vyu再通過如下公式計算第i群等值發(fā)電機第S時步的虛擬注入電流實部I' 及虛擬注 入電流虛部I'YU上述兩個公式中有：其中^1、X'di、5 1、E'I分別表示該計算時步第i群等值發(fā)電機繞組阻抗、交軸暫態(tài) 電抗、功角W及暫態(tài)電勢； 經(jīng)過上述步驟獲得了m個時步的所有等值發(fā)電機機端電壓與虛擬注入電流，通過如下 公式計算得到等值系統(tǒng)的節(jié)點導納矩陣：其中tj。:分別為第i群等值發(fā)電機第S時步的機端虛擬注入電流及機端電壓的復 向量，即：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于實時動態(tài)等值的電力系統(tǒng)快速暫態(tài)穩(wěn)定仿真方法，該方法通過故障后短時間的全系統(tǒng)數(shù)值積分計算，將發(fā)電機組實時分群并進行模型聚合，然后運用提出的等值系統(tǒng)節(jié)點導納矩陣快速辨識方法求取等值系統(tǒng)網(wǎng)絡參數(shù)，最后在獲得的動態(tài)等值系統(tǒng)上完成暫態(tài)穩(wěn)定計算。相對于現(xiàn)有的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法計算量大，計算速度不能滿足在線計算要求的缺點，本發(fā)明的方法由于分群數(shù)不大，辨識等值系統(tǒng)導納矩陣的耗時不長，使發(fā)明提出的方法不僅具備常規(guī)數(shù)值積分法精度高、收斂性好等優(yōu)點，而且大幅度簡化了計算系統(tǒng)，減少了計算量。
【IPC分類】H02J3/00
【公開號】CN105375475
【申請?zhí)枴緾N201510835473
【發(fā)明人】王建全, 高一凡, 肖譚南
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月26日