一種基于暫態(tài)能量函數(shù)綜合指標(biāo)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行和控制領(lǐng)域，是一種基于暫態(tài)能量函數(shù)綜合指標(biāo)的電力 系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全國電網(wǎng)互聯(lián)，電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問題一直是人們關(guān)心的主要問題之一， 嚴(yán)重影響功率輸送和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生擾動時，如果不能有效采取暫態(tài) 穩(wěn)定控制措施將嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運行，如果措施不合理將會導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定等后果嚴(yán) 重。所以如果能夠構(gòu)建一種用于互聯(lián)電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控策略，將為互聯(lián)電網(wǎng)的暫態(tài) 穩(wěn)定預(yù)防與控制提供有效途徑。因此，電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控策略的構(gòu)建變得極為重要。
[0003] 目前，在提高和改善互聯(lián)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定控制策略方面，還主要基于功角曲線的量 測構(gòu)建發(fā)電機功角與發(fā)電機有功功率的靈敏度調(diào)整發(fā)電機出力進行調(diào)控，還有就是利用發(fā) 電量的優(yōu)化分配轉(zhuǎn)化成優(yōu)化問題進行求解，但上述方法提供信息量有限，且調(diào)控范圍難以 給定，難以實現(xiàn)有效的智能調(diào)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是，提供一種計算簡單、結(jié)果準(zhǔn)確、易于實現(xiàn)且工程應(yīng)用價值高的基 于暫態(tài)能量函數(shù)綜合指標(biāo)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于暫態(tài)能量函數(shù)綜合指標(biāo)的電 力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控方法，其特征是，它包括以下步驟：
[0006] (1)計算當(dāng)前運行狀態(tài)的各支路在振蕩過程中的穩(wěn)定度指標(biāo)(Branch Stability Index)，縮寫SBI，確定電網(wǎng)最脆弱支路及暫態(tài)穩(wěn)定情況
[0007] 定義支路在振蕩過程中的穩(wěn)定度指標(biāo)：
[0009] 式中：
為支路k在故障后振蕩過程中的 勢能;Pk(tbk)為支路k在故障后勢能第一次達到極大值時的有功功率;1為支路數(shù);tak為支路 勢能VpekU)第一次達到極小值時對應(yīng)的時刻;tbk為支路勢能VPEK(t)第一次達到極大值時對 應(yīng)的時刻；以為支路k穩(wěn)態(tài)時的有功功率;Pk為支路k的有功功率；ω Ν為發(fā)電機的額定角頻 率；
[0010] 計算當(dāng)前電網(wǎng)的運行狀態(tài)，獲取相關(guān)暫態(tài)數(shù)據(jù)，計算支路勢能脆弱性判別指標(biāo)按 SBI值排序，若SBI值較小且接近為0,則說明系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)是失穩(wěn)狀態(tài)，需要進行緊急調(diào) 控，同時根據(jù)SBI排序最小且近似為0的支路構(gòu)成電網(wǎng)的最脆弱支路；
[0011] (2)鑒別最領(lǐng)先發(fā)電機組
[0012]定義發(fā)電機動能函數(shù)為：
[0014] 式中:Mi為發(fā)電機i轉(zhuǎn)子慣性時間常數(shù)；《1為發(fā)電機i的角頻率;Vki為第i臺發(fā)電機 的動能；
[0015] 再定義發(fā)電機動能斜率指標(biāo)：
[0016] dVki/dt= (Vki(t+1)-Vki(t) )/step (3)
[0017]式中：dWdt為發(fā)電機i的動能斜率;Vki(t)為第i臺發(fā)電機t時刻的動能;Vki(t+1) 為第i臺發(fā)電機t+1時刻的動能;step為計算步長；
[0018] 通過發(fā)電機動能斜率的計算，并按發(fā)電機動能斜率絕對值大小進行排序，同時根 據(jù)聯(lián)絡(luò)線潮流方向區(qū)分送受端，則能夠鑒別出最領(lǐng)先發(fā)電機，即選取送端機群中動能斜率 最大的為最領(lǐng)先發(fā)電機，確定發(fā)電機調(diào)整對象和機群的選取；
[0019] (3)給出發(fā)電機調(diào)整的有功極限功率
[0020] a)兩點法求取線性表達式
[0021] 求取兩次領(lǐng)先發(fā)電機不同有功功率下的支路勢能指標(biāo)SBI值，利用兩次結(jié)果計算 發(fā)電機有功功率Pe與SBI函數(shù)關(guān)系式；
[0022] b)求取發(fā)電機有功極限功率
[0023]假設(shè)SBI = 0,求取發(fā)電機有功極限功率；
[0024] c)求取發(fā)電機有功功率輸出量范圍
[0025] 利用設(shè)定的預(yù)想穩(wěn)定度SBI值，求取發(fā)電機調(diào)整下限；
[0026] (4)給出發(fā)電機調(diào)整的建議調(diào)整范圍；
[0027] (5)驗證
[0028] 通過給定的建議發(fā)電機調(diào)整范圍，將發(fā)電機調(diào)整到相應(yīng)數(shù)值，計算暫態(tài)穩(wěn)定性，查 看功角曲線驗證系統(tǒng)是否暫態(tài)穩(wěn)定。
[0029] 本發(fā)明的一種基于暫態(tài)能量函數(shù)綜合指標(biāo)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控方法，從 網(wǎng)絡(luò)勢能和發(fā)電機動能的角度對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定做出綜合評價，利用支路勢能進行暫態(tài)穩(wěn)定 評估及脆弱割集選取，利用發(fā)電機動能斜率判別調(diào)控對象，利用支路勢能指標(biāo)與發(fā)電機有 功功率的函數(shù)關(guān)系確定調(diào)整的建議調(diào)整范圍，構(gòu)成了以能量體系為主線的暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào) 控策略。具有方法科學(xué)合理，計算簡單、結(jié)果準(zhǔn)確，易于實現(xiàn)且工程應(yīng)用價值高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0030] 圖1是新英格蘭10機39節(jié)點系統(tǒng)接線圖；
[0031] 圖2是暫態(tài)智能調(diào)控策略圖；
[0032]圖3是調(diào)控前各支路勢能曲線圖；
[0033]圖4是SBI與Pe函數(shù)關(guān)系圖；
[0034]圖5是調(diào)控后各支路勢能曲線圖；
[0035] 圖6是調(diào)控前后各個支路的SBI對比圖；
[0036] 圖7是調(diào)控前后割集16-19的SBI對比圖（1 一調(diào)控前，2-調(diào)控后）；
[0037] 圖8是調(diào)控前系統(tǒng)各發(fā)電機功角曲線；
[0038] 圖9是調(diào)控后系統(tǒng)各發(fā)電機功角曲線。
【具體實施方式】
[0039] 本發(fā)明的一種基于暫態(tài)能量函數(shù)綜合指標(biāo)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定智能調(diào)控方法，包 括以下步驟：
[0040] (1)計算當(dāng)前運行狀態(tài)的各支路在振蕩過程中的穩(wěn)定度指標(biāo)(Branch Stability Index)，縮寫SBI，確定電網(wǎng)最脆弱支路及暫態(tài)穩(wěn)定情況
[0041] 定義支路在振蕩過程中的穩(wěn)定度指標(biāo)：
[0043] 式中：
為支路k在故障后振蕩過程中的 勢能;Pk(tbk)為支路k在故障后勢能第一次達到極大值時的有功功率;1為支路數(shù);tak為支路 勢能VPEK(t)第一次達到極小值時對應(yīng)的時刻;tbk為支路勢能VPEK(t)第一次達到極大值時對 應(yīng)的時刻；G為支路k穩(wěn)態(tài)時的有功功率;Pk為支路k的有功功率；ω Ν為發(fā)電機的額定角頻 率；
[0044] 計算當(dāng)前電網(wǎng)的運行狀態(tài)，獲取相關(guān)暫態(tài)數(shù)據(jù)，計算支路勢能脆弱性判別指標(biāo)按 SBI值排序，若SBI值較小且接近為0,則說明系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)是失穩(wěn)狀態(tài)，需要進行緊急調(diào) 控，同時根據(jù)SBI排序最小且近似為0的支路構(gòu)成電網(wǎng)的最脆弱支路；
[0045] (2)鑒別最領(lǐng)先發(fā)電機組
[0046]定義發(fā)電機動能函數(shù)為：
[0048] 式中:Mi為發(fā)電機i轉(zhuǎn)子慣性時間常數(shù)；《1為發(fā)電機i的角頻率;Vki為第i臺發(fā)電機 的動能；
[0049] 再定義發(fā)電機動能斜率指標(biāo)：
[0050] dVki/dt= (Vki(t+1)-Vki(t) )/step (3)
[00511式中：dVki/dt為發(fā)電機i的動能斜率;Vki(t)為第i臺發(fā)電機t時刻的動能;Vki(t+1) 為第i臺發(fā)電機t+1時刻的動能;step為計算步長；
[0052]通過發(fā)電機動能斜率的計算，并按發(fā)電機動能斜率絕對值大小進行排序，同時根 據(jù)聯(lián)絡(luò)線潮流方向區(qū)分送受端，則能夠鑒別出最領(lǐng)先發(fā)電機，即選取送端機群中動能斜率 最大的為最領(lǐng)先發(fā)電機，確定發(fā)電機調(diào)整對象和機群的選?。?br>[0053] (3)給出發(fā)電機調(diào)整的有功極限功率
[0054] a)兩點法求取線性表達式
[0055] 求取兩次領(lǐng)先發(fā)電機不同有功功率下的支路勢能指標(biāo)SBI值，利用兩次結(jié)果計算 發(fā)電機有功功率Pe與SBI函數(shù)關(guān)系式；
[0056] b)求取發(fā)電機有功極限功率
[0057]假設(shè)SBI = 0,求取發(fā)電機有功極限功率；
[0058] c)求取發(fā)電機有功功率輸出量范圍
[0059] 利用設(shè)定的預(yù)想穩(wěn)定度SBI值，求取發(fā)電機調(diào)整下限；
[0060] (4)給出發(fā)電機調(diào)整的建議調(diào)整范圍；
[0061] (