一种暂态稳定紧急控制方法技术

本发明专利技术涉及一种暂态稳定紧急控制方法，该控制方法包括：对受扰严重网络及其外部系统进行简化等值计算；计算电流突变系数并修正切机后的电磁功率曲线；判断临界机群的功角稳定性；综合对比得出最优切机方案。本发明专利技术提供的技术方案利用电流突变系数极大地修正了切机量估算偏小的问题，无需闭环反复控制，且能够自动对所有控制方案进行计算，便于最优方案的选取，避免目前工程上穷尽式的搜索。

【技术实现步骤摘要】
一种暂态稳定紧急控制方法
本专利技术涉及一种控制方法，具体讲涉及一种暂态稳定紧急控制方法。
技术介绍
合理的安全稳定控制措施是我国电网“三道防线”体系中的核心内容，是保证电网安全稳定运行的重要手段。电力系统安装了大量的安全稳定控制装置，所有的控制策略均需离线制定并写入策略表以备在线使用，控制措施包括：切机、快关气门、切负荷、解列等。暂态功角即将失稳时，通常对送端系统进行切机控制以保证恢复稳定，合理的切机量是确保系统恢复稳定的关键。因此，切机控制措施的量化一直是研究人员关注的焦点，既要保证切机量足够恢复稳定，又要避免过切损失太多电源。随着广域测量系统的发展，暂态稳定控制逐渐向“实时决策，实时控制”的方向发展。有专家在相量测量系统和光纤通信的基础上，利用三角函数拟合技术来预测电磁功率曲线，按照扩展等面积准则(EEAC)进行暂态稳定判断，并利用闭环的滚动控制解决切机量偏小等一系列问题。但是，目前电力系统的相量测量系统配置尚未完备，且对于多机失稳模式，等值电磁功率在不稳定平衡点附近会发生强烈畸变，三角拟合技术并不能准确预测电磁功率。由于暂态过程时间极短，实时控制在决策和执行速度上均面临较大困难，因此，当前的工程实践中，仍然采用“离线决策，实时匹配”的方法。电力系统本质上是一个高维非线性动态大系统，其稳定性在数学上没有解析表达式。因此，工程上的安控策略制定采用时域仿真的方法，通过穷尽式搜索方法得到合理的安控切机量，虽然计算准确但工作量较大。为此，需要提供一种暂态稳定紧急控制方法，来计算自动对所有控制方案，便于选取最优方案，避免目前工程上穷尽式的搜索。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种暂态稳定紧急控制方法。所述方法包括如下步骤：(1)对受扰严重网络及其外部系统进行简化等值计算；(2)根据电流突变系数修正切机后的电磁功率曲线；(3)判断临界机群的功角稳定性；(4)确定最优切机方案。优选的，所述步骤(1)的简化等值包括：发电机等值、负荷等值、外部电网等值、线路及变压器等值、并联电抗和并联电容器等值。优选的，1)所述发电机i的等值电动势如下式所示：式中：x′di、Pi和Qi分别为切机前一瞬间发电机i的端电压、直轴暂态电抗、有功和无功功率；发电机i的电压相量的共轭；j：数学符号；2)节点f所连的所述等值负荷ZDf如下式所示：式中：Uf、PDf和QDf分别为切机前一瞬间f节点负荷的端电压、有功和无功功率；3)所述外部电网等值为所述无穷大母线的阻抗Z如下式所示：式中：为切机前的瞬间边界节点对外送出的复功率；U和ΔU分别为切机前的瞬间边界节点电压和与无穷大母线的电压差；Y:边界节点到无穷大母线的导纳；U*：切机前瞬间边界节点电压相量的共轭；切机前瞬间边界节点对外送出复功率的共轭；I*：切机前的瞬间电流向量的共轭；(ΔU)*：切机前的瞬间与无穷大母线的电压差的共轭；Y*：边界节点到无穷大母线的导纳的共轭；4)所述线路及变压器等值包括：线路忽略电阻和对地电容，线路的等值用电抗表示；变压器忽略铜损等效电阻，变压器的等值用漏电抗表示；和5)所述并联电抗和并联电容器的等值为其实际值。优选的，所述步骤(2)的电流突变系数k如下式所示：式中，I1和I2分别表示切机前后发电机与无穷大发电系统的电流；和分别表示切机前后的功角。优选的，用支路电流法计算所述电流突变系数；所述支路电流法包括：应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对结点和回路列出方程组，而后解方程求未知支路电流。优选的，用扩展等面积法判断所述步骤(3)临界机群的功角稳定性；所述扩展等面积法包括：将修正后各机组的功—角特性曲线进行单机无穷大等值，根据计算的等值单机的加速能量和最大减速能量判断稳定性；所述单机无穷大等值如下式所示：所述受扰严重的机群和其余机群的等值惯性时间常数和转子角度如下式所示：式中：Pmi、Pei和Pmj、Pej分别为发电机i和发电机j的机械功率和电磁功率；δ和M为等值单机的转子角度和惯性时间常数；Mi、δi和Mj、δj分别为发电机i和发电机j的惯性时间常数和转子角度；MS、δS和MA、δA分别为受扰严重的机群和其余机群的等值惯性时间常数和转子角度；S:受扰严重的机群；A：除受扰严重机群外的其余机群；MT：受扰严重的机群和其余机群的等值惯性时间常数之和；受扰严重的机群与其余机群的转子角度之差。优选的，所述步骤(4)的切机方案包括：降低发电机功率，减小机械功率，增加不稳定平衡点对应的角度，避免发电机功角失稳。优选的，所述步骤(4)的最优切机方案的确定包括：对受扰严重机群进行排列组合，逐个方案求取临界切机量，对比各方案得到的机群稳定性，确定最优切机方案。优选的，所述降低发电机功率后的发电机的等值电抗xequal如下式所示：式中，Pc：发电机发出功率；PmN：发电机额定机械功率；x′d：切机前一瞬间发电机的直轴暂态电抗。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有以下优异效果：本专利技术提出了一种暂态稳定紧急控制方法，利用电流突变系数极大地修正了切机量估算偏小的问题，无需闭环反复控制，且能够自动对所有控制方案进行计算，便于最优方案的选取，避免目前工程上穷尽式的搜索。附图说明图1为本专利技术的暂态稳定紧急控制方法算法流程图；图2为本专利技术的单机无穷大系统功率特性曲线；图3为具体实施例的新英格兰10机39节点系统示意图；图4为具体实施例的切机量与转子加速能量关系示意图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。本专利技术提供一种暂态稳定紧急控制方法，所述方法包括如下步骤：(1)受扰严重网络及其外部系统的简化等值：1、发电机等值发电机模型为等值电抗x′d和该电抗后的电动势假设电动势在励磁系统作用下保持恒定。发电机i的等值电动势计算公式如式(8)所示：式中：x′di、Pi和Qi分别为切机前一瞬间发电机i的端电压、直轴暂态电抗、有功和无功功率。2、负荷等值节点f所连的所述等值负荷ZDf如下式所示：式中：Uf、PDf和QDf分别为切机前一瞬间f节点负荷的端电压、有功和无功功率。3、外部电网等值在暂态稳定控制策略研究中，只关注临界机群所在网络，保留其拓扑结构。将临界机群外部网络等值为无穷大母线，电压为1，相角为0，无穷大系统与受扰严重网络通过等值阻抗连接。等值边界节点选在振荡中心所在线路靠近受扰严重网络的一端。连接阻抗计算公式如式(3)所示：3)所述外部电网等值为所述无穷大母线的阻抗Z如下式所示：式中：为切机前的瞬间边界节点对外送出的复功率；U和ΔU为切机前的瞬间边界节点电压及其与无穷大母线的电压差；Y:边界节点到无穷大母线的导纳；U*：切机前瞬间边界节点电压相量的共轭；切机前瞬间边界节点对外送出复功率的共轭；4、线路和变压器等值在临界机群所在网络中，为了减少计算量，输电线路忽略电阻和对地电容，仅用电抗表示；变压器忽略铜损等效电阻，仅保留其漏抗。5、并联电抗和并联电容器等值并联电抗和并联电容直接以其实际值接在相应节点上，计算公式同(2)。(3)支路电流法求取电流突变系数对受扰严重机群所在网络及其外部系统等值之后，利用支路电流法计算网络电流分布。对于一个具有b条支路和n个节点的电路，能够列写出(b‐n+1)个独立的KVL方程和(n‐1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种暂态稳定紧急控制方法，其特征在于，所述方法包括：(1)对受扰严重网络及其外部系统进行简化等值计算；(2)根据电流突变系数修正切机后的电磁功率曲线；(3)判断临界机群的功角稳定性；(4)确定最优切机方案。

【技术特征摘要】
1.一种暂态稳定紧急控制方法，其特征在于，所述方法包括：(1)对受扰严重网络及其外部系统进行简化等值计算；(2)根据电流突变系数修正切机后的电磁功率曲线；(3)判断临界机群的功角稳定性；(4)确定最优切机方案。2.如权利要求1所述的暂态稳定紧急控制方法，其特征在于，所述步骤(1)的简化等值包括：发电机等值、负荷等值、外部电网等值、线路及变压器等值、并联电抗和并联电容器等值。3.如权利要求2所述的暂态稳定紧急控制方法，其特征在于：1)所述发电机i的等值电动势如下式所示：式中：x′di、Pi和Qi分别为切机前一瞬间发电机i的端电压、直轴暂态电抗、有功和无功功率；发电机i的电压相量的共轭；j：数学符号；2)节点f所连的所述等值负荷ZDf如下式所示：式中：Uf、PDf和QDf分别为切机前一瞬间f节点负荷的端电压、有功和无功功率；3)所述外部电网等值为所述无穷大母线的阻抗Z如下式所示：式中：为切机前的瞬间边界节点对外送出的复功率；U和ΔU分别为切机前的瞬间边界节点电压和与无穷大母线的电压差；Y:边界节点到无穷大母线的导纳；U*：切机前瞬间边界节点电压相量的共轭；切机前瞬间边界节点对外送出复功率的共轭；I*：切机前的瞬间电流向量的共轭；(ΔU)*：切机前的瞬间与无穷大母线的电压差的共轭；Y*：边界节点到无穷大母线的导纳的共轭；4)所述线路及变压器等值包括：线路忽略电阻和对地电容，线路的等值用电抗表示；变压器忽略铜损等效电阻，变压器的等值用漏电抗表示；和5)所述并联电抗和并联电容器的等值为其实际值。4.如权利要求1所述的暂态稳定紧急控制方法，其特征在于，所述步骤(2)的电流突变系数k如下式所示：式中，I1和I2分别表示切机前后发电机与无穷大发电系统的电流；和分别表示切机前后的功角。5.如权利要求4所述的暂态稳定紧急控制方法，其特征在于，用支路电流法计算所述电流突变系数；所述支路电流法包括：应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对结点和回路列出方程组，而后解方程求未知支路电流。6.如权利要求1所述的暂态稳定紧急控制方法，其特征在于，用扩展等面积法判断所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军六，张文朝，王康宁，商显俊，潘捷，张建伟，郑惠萍，孟涛，黄苏蕾，薛志伟，郭伟东，芦晓辉，赵李宏，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：北京,11