基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法，该方法包括：构造包含发电机三阶模型，电动机简化一阶模型的结构保持型能量函数；判断主导负荷母线，对主导负荷母线除外的系统其余部分作戴维南等值，通过电动机的转矩平衡方程得到电压型主导不稳定平衡点的滑差初始值；以滑差初始值作为迭代初值，其余变量的初值为故障后稳定平衡点的值，通过牛顿‑拉夫逊法迭代得到电压型主导不稳定平衡点；将主导不稳定平衡点的值带入能量函数表达式，得到维持系统电压稳定的临界能量值，用于判断系统的暂态电压稳定性。该发明专利技术在结合所提出能量函数和得到的主导不稳定平衡点后，可以有效预测系统维持暂态电压稳定的极限切除时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及判断电力系统故障后暂态电压稳定的
，特别涉及一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法。
技术介绍
近年来，随着电力系统负荷的增加，电网功率输送的压力越来越大，电力系统的暂态电压失穏事故也时有发生，引起了广大电力学者的关注。暂态电压失穏是系统特性和负荷特性共同作用的结果。在分析方法上，暂态电压稳定的分析手段仍然主要依赖于时域仿真法。时域仿真法的模型适应性强，可以再现事故期间各个系统元件的动作顺序以及其对系统电压稳定性的影响，有助于研究人员更好地理解电压崩溃的机理。然而，时域仿真的耗时较长，难以获取系统稳定性程度的定量指标。作为时域仿真法的重要补充，能量函数法在近20年取得了重大的研究进展。主要包括最近不稳定平衡点法、主导不稳定平衡点法、势能边界面法、基于主导不稳定平衡点的稳定域边界法等。在诸多能量函数的分析方法中，主导不稳定平衡点法为精度较高的一种，使用恒定能量面来近似系统的稳定域边界，该方法的成功应用取决于能否找到正确的主导不稳定平衡点。而其中的难题为主导不稳定平衡点初值的选取问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性分析方法，通过构造包含电动机简化一阶模型的能量函数、求取主导不稳定平衡点、求取临界能量等一系列步骤来判断系统的暂态电压稳定性。本方法相比于传统使用时域仿真法判断暂态电压稳定性，具有快速有效的特点，可以在故障切除时刻就可靠地判断系统的暂态电压稳定性，从而大量缩短了仿真时间。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法，包括以下步骤：S1、构造结构保持型能量函数，所述结构保持型能量函数包含发电机三阶模型以及电动机简化一阶模型；S2、判断主导负荷母线，对所述主导负荷母线除外的电力系统其余部分作戴维南等值，通过电动机的转矩平衡方程得到电压型主导不稳定平衡点的滑差初始值；S3、以所述滑差初始值作为迭代初值，其余变量的初值为故障后稳定平衡点的值，通过牛顿-拉夫逊法迭代得到电压型主导不稳定平衡点；S4、将所述主导不稳定平衡点的值带入所述结构保持型能量函数，得到维持电力系统暂态电压稳定的临界能量值，从而判断电力系统的暂态电压稳定性。进一步地，所述步骤S1具体为：S11、基于基尔霍夫电流定律，获得电力系统的电流守恒方程：YBUSVBUS-IG+IL＝0其中，YBUS表示系统导纳矩阵，VBUS表示节点电压向量，IG表示发电机注入电流向量，IL表示负荷注入电流向量；S12、将上述电力系统的电流守恒方程的左右两边同乘以dVBUS，并且取虚部，沿着电力系统轨迹积分，得到表达式： ∫ Im [ Σ i = 1 n ( Σ j = 1 n Y i j * V j * ) dV i - Σ i ∈ i G I G i * dV i + Σ i ∈ i L I L i * dV i ] = 0 ]]>上式中，n表示系统节点数，表示节点导纳矩阵的共轭，表示节点电压的共轭，Vi表示节点电压，表示发电机注入电流的共轭，表示负荷注入电流的共轭，同时，上式第一项表示电力系统的网络势能、上式第二项表示发电机部分能量、上式第三项表示负荷部分能量，其中，所述发电机三阶模型为： dδ i d t = ω i T d o i ′ dE q i ′ d t = E f d i - [ E q i ′ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构造结构保持型能量函数，所述结构保持型能量函数包含发电机三阶模型以及电动机简化一阶模型；S2、判断主导负荷母线，对所述主导负荷母线除外的电力系统其余部分作戴维南等值，通过电动机的转矩平衡方程得到电压型主导不稳定平衡点的滑差初始值；S3、以所述滑差初始值作为迭代初值，其余变量的初值为故障后稳定平衡点的值，通过牛顿‑拉夫逊法迭代得到电压型主导不稳定平衡点；S4、将所述主导不稳定平衡点的值带入所述结构保持型能量函数，得到维持电力系统暂态电压稳定的临界能量值，从而判断电力系统的暂态电压稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构造结构保持型能量函数，所述结构保持型能量函数包含发电机三阶模型以及电动机简化一阶模型；S2、判断主导负荷母线，对所述主导负荷母线除外的电力系统其余部分作戴维南等值，通过电动机的转矩平衡方程得到电压型主导不稳定平衡点的滑差初始值；S3、以所述滑差初始值作为迭代初值，其余变量的初值为故障后稳定平衡点的值，通过牛顿-拉夫逊法迭代得到电压型主导不稳定平衡点；S4、将所述主导不稳定平衡点的值带入所述结构保持型能量函数，得到维持电力系统暂态电压稳定的临界能量值，从而判断电力系统的暂态电压稳定性。2.根据权利要求1所述的基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：S11、基于基尔霍夫电流定律，获得电力系统的电流守恒方程：YBUSVBUS-IG+IL＝0其中，YBUS表示系统导纳矩阵，VBUS表示节点电压向量，IG表示发电机注入电流向量，IL表示负荷注入电流向量；S12、将上述电力系统的电流守恒方程的左右两边同乘以dVBUS，并且取虚部，沿着电力系统轨迹积分，得到表达式： ∫ Im [ Σ i = 1 n ( Σ j = 1 n Y i j * V j * ) dV i - Σ i ∈ i G I G i * dV i + Σ i ∈ i L I L i * dV i ] = 0 ]]>上式中，n表示系统节点数，表示节点导纳矩阵的共轭，表示节点电压的共轭，Vi表示节点电压，表示发电机注入电流的共轭，表示负荷注入电流的共轭，同时，上式第一项表示电力系统的网络势能、上式第二项表示发电机部分能量、上式第三项表示负荷部分能量，其中，所述发电机三阶模型为： dδ i d t = ω i T d o i ′ dE q i ′ d t = E f d i - [ E q i ′ + ( x d i - x d i ′ ) i d i ] M dω i d t = P m i - P e i ]]>上式中，δi表示发电机功角，ωi表示发电机的角速度，T′doi表示发电机开路暂态时间常数，E′qi表示发电机q轴瞬态电势，Efdi表示发电机励磁电势，xdi表示发电机同步电抗，x′di表示发电机d轴暂态电抗，idi表示发电机d轴电流，Mi表示发电机惯性常数，Pmi表示发电机机械功率，Pei表示发电机电磁功率；而所述电动机简化一阶模型为： d s d t = 1 2 H m ( τ m - r R 1 v 2 / s ( r s + r ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜兆斌，詹富均，黄炳祥，夏成军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44