一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法技术方案

本发明专利技术涉及一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法，属于电力系统稳定与控制技术领域。本发明专利技术将各序的导纳阵求逆得到各序的阻抗阵；采用双端口理论首先求得端口阻抗阵，进而求得综合阻抗阵，对其求逆得到综合导纳阵；根据综合导纳阵修改正序网络，从而得到扩展正序导纳阵；利用Ward等值法计算2台发电机节点之间的等值互导纳，由此计算出两种重合闸时序下的发电机频率变化轨迹，实现对频率变化轨迹的量化评估从而得到暂态频率稳定裕度，选取暂态频率稳定裕度较大者对应的重合时序为优化的重合方案。本发明专利技术使复杂故障的分析计算大为简化；可有效提高2机系统进行单相闸时的暂态频率稳定性，效果良好。

【技术实现步骤摘要】
一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法
本专利技术涉及一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法，属于电力系统稳定与控制

技术介绍
频率是电力系统中一项重要的运行指标，也是电力系统稳定运行的重要部分。它反映了发电机所发出的有功功率与负荷(包括发电厂所消耗的有功负荷、网络中的损耗有功负荷以及各种用电设备所消耗的有功负荷)之间的动态平衡关系。为了满足用户需求，在电力系统中频率的偏移一般不能超过±0.2Ηz的波动范围，当系统不是严格要求时，系统的频率也不能超过±0.5Hz的波动范围，所以在电力系统正常工作时频率的波动是不能超过所允许的范围。如果频率的波动超出了所允许的范围，就要通过相应的控制措施使频率维持在允许的范围内。当发生扰动后，各地区的频率动态过程不仅有时间的分布，而且有空间的分布，也就说在不同的时刻，同一节点或是同一地区的频率动态过程不同；在同一时刻，不同节点或者不同的地区频率的动态过程也不同。不同地区频率振荡的幅值也是不一样。暂态频率一般分为全系统的暂态频率、地区暂态频率、发电机暂态频率和一般母线的暂态频率。全系统的暂态频率指由系统不平衡功率总和作用于系统总等值转动惯量上所产生的转速增量随时间的变化。地区暂态频率指该地区不平衡功率总和作用于该地区惯性中心总等值旋转惯量上所产生的转速增量随时间的变化。发电机节点暂态频率即为发电机转速增量随时间的变化，也即与发电机转速直接对应的频率。一般母线暂态频率为其二相电压瞬时值合成的电压空间矢量在相平面内旋转的转速增量随时间的变化。单相重合闸时序的整定，目的是当重合于永久故障时尽量减少对系统的再次冲击和不平衡能量，削弱对电网的有害影响，提高网络的传输能力。在暂态频率稳定视角下单相重合闸时序的整定需要一个指标，而这一指标就是暂态频率稳定裕度。当系统暂态频率稳定裕度大于0时，系统是稳定的，且数值越大越有利于系统稳定；当系统暂态频率稳定裕度小于0时，系统是不稳定的，且越小越不利于系统的稳定，通过暂态频率稳定裕度值的大小来进行单相重合闸时序的最佳匹配。双端口理论、Ward等值法是一种网络的化简方法，它将复杂的、高阶的电力网络化简为简单的低阶网络，进行这样的简化不仅能保证计算精度，同时可以大大提高计算效率。本专利技术专利计算出两种重合时序下发电机频率随时间的变化曲线，并计算系统暂态频率稳定裕度实现对频率随时间变化轨迹的量化评估，选取系统暂态频率安全裕度较大者对应的单相重合时序作为最佳的重合整定方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法，以用于解决2机电力系统中暂态频率稳定视角下单相重合时序方案的优化问题。本专利技术的技术方案是：一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法，当2机电力系统的交流输电线路发生单相接地故障时，在单相重合时存在两种故障即单相接地故障和单相断线故障，形成双端口的故障网络；根据故障类型利用对称分量法得到三序序网，据正序、负序、零序网络列写各序的导纳阵，将各序的导纳阵求逆得到各序的阻抗阵；采用双端口理论首先求得端口阻抗阵，进而求得综合阻抗阵，对其求逆得到综合导纳阵；根据综合导纳阵修改正序网络，从而得到扩展正序导纳阵；利用Ward等值法计算2台发电机节点之间的等值互导纳，由此计算出两种重合闸时序下的发电机频率变化轨迹，实现对频率变化轨迹的量化评估从而得到暂态频率稳定裕度，选取暂态频率稳定裕度较大者对应的重合时序为优化的重合方案。所述方法的具体步骤如下：(1)模拟线路首端投入单相重合闸1)形成正序、负序、零序导纳阵模拟线路首端投入单相重合闸，相当于发生了单相接地和单相末端断线的复故障，首先形成该复故障下正序、负序、零序导纳阵，记为Y1、Y2、Y0；其中，形成导纳阵的方法如下：导纳阵各行非对角元素中非零元素的个数等于对应节点所连的不接地支路数；导纳阵各对角元素，即各节点的自导纳Yii等于相应节点所连支路的导纳之和：导纳阵各非对角元素的互导纳Yij就等于2个节点之间所连导纳的负值：Yij＝-yij；式中，yij为节点i与节点j间所连支路的导纳；2)求取正序、负序、零序阻抗阵对正序、负序、零序导纳阵Y1、Y2、Y0求逆，如式(1)所示，得到正序、负序、零序阻抗阵，记为Z1、Z2、Z0；3)应用双端口理论求取端口阻抗①求取端口1和端口2的正序、负序、零序自阻抗和互阻抗；若发生单相接地故障处对应的节点编号为m、n，n为大地0节点；单相末端断线故障处对应的节点编号为p、q；将节点编号为m、n对应的端口记作端口1；节点编号为p、q对应的端口记作端口2；将步骤2)中计算出的三序阻抗阵中对应元素代入式(2)中，求得端口1和端口2的正序、负序、零序的自阻抗和互阻抗；Z11(1)＝Z11(2)＝Zmm(1)+Znn(1)-2Zmn(1)Z12(1)＝Z12(2)＝Zmp(1)+Znq(1)-Zmq(1)-Znp(1)Z21(1)＝Z21(2)＝Zpm(1)+Zqn(1)-Zpn(1)-Zqm(1)Z22(1)＝Z22(2)＝Zpp(1)+Zqq(1)-2Zpq(1)Z11(0)＝Zmm(0)+Znn(0)-2Zmn(0)(2)Z12(0)＝Zmp(0)+Znq(0)-Zmq(0)-Znp(0)Z21(0)＝Zpm(0)+Zqn(0)-Zpn(0)-Zqm(0)Z22(0)＝Z22(0)＝Zpp(0)+Zqq(0)-2Zpq(0)式中，Z11(1)、Z22(1)分别表示端口1和端口2的正序自阻抗；Z12(1)、Z21(1)分别表示端口1和端口2之间的正序互阻抗；Z11(2)、Z22(2)分别表示端口1和端口2的负序自阻抗；Z12(2)、Z21(2)分别表示端口1和端口2之间的负序互阻抗；Z11(0)、Z22(0)分别表示端口1和端口2的零序自阻抗；Z12(0)、Z21(0)分别表示端口1和端口2之间的零序互阻抗；Zuv(1)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗阵Z1中第u行v列元素，Zuv(2)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗阵Z2中第u行v列元素，Zuv(0)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗阵Z0中第u行v列元素；②求端口1和端口2的正序、负序、零序的端口阻抗阵由式(2)计算得到的各序阻抗，形成正序、负序、零序端口阻抗阵，分别记作Z(1)、Z(2)、Z(0)，如式(3)所示；4)求取综合阻抗阵ZF①根据由式(2)计算得到的各序阻抗元素，列写负序、零序端口综合阻抗阵Z，如式(4)所示；②将式(4)所示负序、零序端口综合阻抗阵Z代入式(5)计算回路阻抗阵ZL；式中，CT为C的转置；Z′st(s＝a,b,c；l＝a,b,c)，s＝l时，表示回路s的自阻抗；s≠l时，表示回路s和回路l之间的互阻抗；③将式(5)按式(6)消去闭合回路c对应的阻抗元素，保留回路a和回路b的阻抗元素，得到综合阻抗阵ZF，如式(7)所示；式中，Zsl(s＝a,b；l＝a,b)s＝l时，表示消去闭合回路后回路s的自阻抗；s≠l时，表示消去闭合回路后回路s和回路l之间的互阻抗；Z′sl(s＝a,b；l＝a,b)s＝l时，表示回路s的自阻抗；s≠l时，表示回路s和回路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法，其特征在于：当2机电力系统的交流输电线路发生单相接地故障时，在单相重合时存在两种故障即单相接地故障和单相断线故障，形成双端口的故障网络；根据故障类型利用对称分量法得到三序序网，据正序、负序、零序网络列写各序的导纳阵，将各序的导纳阵求逆得到各序的阻抗阵；采用双端口理论首先求得端口阻抗阵，进而求得综合阻抗阵，对其求逆得到综合导纳阵；根据综合导纳阵修改正序网络，从而得到扩展正序导纳阵；利用Ward等值法计算2台发电机节点之间的等值互导纳，由此计算出两种重合闸时序下的发电机频率变化轨迹，实现对频率变化轨迹的量化评估从而得到暂态频率稳定裕度，选取暂态频率稳定裕度较大者对应的重合时序为优化的重合方案。

【技术特征摘要】
1.一种提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法，其特征在于：当2机电力系统的交流输电线路发生单相接地故障时，在单相重合时存在两种故障即单相接地故障和单相断线故障，形成双端口的故障网络；根据故障类型利用对称分量法得到三序序网，据正序、负序、零序网络列写各序的导纳阵，将各序的导纳阵求逆得到各序的阻抗阵；采用双端口理论首先求得端口阻抗阵，进而求得综合阻抗阵，对其求逆得到综合导纳阵；根据综合导纳阵修改正序网络，从而得到扩展正序导纳阵；利用Ward等值法计算2台发电机节点之间的等值互导纳，由此计算出两种重合闸时序下的发电机频率变化轨迹，实现对频率变化轨迹的量化评估从而得到暂态频率稳定裕度，选取暂态频率稳定裕度较大者对应的重合时序为优化的重合方案。2.根据权利要求1所述的提高2机电力系统暂态频率稳定性的单相重合时序整定方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：(1)模拟线路首端投入单相重合闸1)形成正序、负序、零序导纳阵模拟线路首端投入单相重合闸，相当于发生了单相接地和单相末端断线的复故障，首先形成该复故障下正序、负序、零序导纳阵，记为Y1、Y2、Y0；其中，形成导纳阵的方法如下：导纳阵各行非对角元素中非零元素的个数等于对应节点所连的不接地支路数；导纳阵各对角元素，即各节点的自导纳Yii等于相应节点所连支路的导纳之和：导纳阵各非对角元素的互导纳Yij就等于2个节点之间所连导纳的负值：Yij＝-yij；式中，yij为节点i与节点j间所连支路的导纳；2)求取正序、负序、零序阻抗阵对正序、负序、零序导纳阵Y1、Y2、Y0求逆，如式(1)所示，得到正序、负序、零序阻抗阵，记为Z1、Z2、Z0；3)应用双端口理论求取端口阻抗①求取端口1和端口2的正序、负序、零序自阻抗和互阻抗；若发生单相接地故障处对应的节点编号为m、n，n为大地0节点；单相末端断线故障处对应的节点编号为p、q；将节点编号为m、n对应的端口记作端口1；节点编号为p、q对应的端口记作端口2；将步骤2)中计算出的三序阻抗阵中对应元素代入式(2)中，求得端口1和端口2的正序、负序、零序的自阻抗和互阻抗；式中，Z11(1)、Z22(1)分别表示端口1和端口2的正序自阻抗；Z12(1)、Z21(1)分别表示端口1和端口2之间的正序互阻抗；Z11(2)、Z22(2)分别表示端口1和端口2的负序自阻抗；Z12(2)、Z21(2)分别表示端口1和端口2之间的负序互阻抗；Z11(0)、Z22(0)分别表示端口1和端口2的零序自阻抗；Z12(0)、Z21(0)分别表示端口1和端口2之间的零序互阻抗；Zuv(1)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗阵Z1中第u行v列元素，Zuv(0)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗阵Z0中第u行v列元素；②求端口1和端口2的正序、负序、零序的端口阻抗阵由式(2)计算得到的各序阻抗，形成正序、负序、零序端口阻抗阵，分别记作Z(1)、Z(2)、Z(0)，如式(3)所示；4)求取综合阻抗阵ZF①根据由式(2)计算得到的各序阻抗元素，列写负序、零序端口综合阻抗阵Z，如式(4)所示；②将式(4)所示负序、零序端口综合阻抗阵Z代入式(5)计算回路阻抗阵ZL；式中，CT为C的转置；Z′sl(s＝a,b,c；l＝a,b,c)，s＝l时，表示回路s的自阻抗；s≠l时，表示回路s和回路l之间的互阻抗；③将式(5)按式(6)消去闭合回路c对应的阻抗元素，保留回路a和回路b的阻抗元素，得到综合阻抗阵ZF，如式(7)所示；式中，Zsl(s＝a,b；l＝a,b)s＝l时，表示消去闭合回路后回路s的自阻抗；s≠l时，表示消去闭合回路后回路s和回路l之间的互阻抗；Z′sl(s＝a,b；l＝a,b)s＝l时，表示回路s的自阻抗；s≠l时，表示回路s和回路l之间的互阻抗；Z′sc(s＝a,b)表示回路s和回路c之间的互阻抗；Z′cl(l＝a,b)表示回路c和回路l之间的互阻抗；Z′cc表示回路c的自阻抗；式中，Zsl(s＝a,b；l＝a,b)，s＝l时，表示消去闭合回路后回路s的自阻抗；s≠l时，表示消去闭合回路后回路s和回路l之间的互阻抗；5)对式(7)求逆得到综合导纳阵，记作YF，如式(8)所示式中，ysl(s＝a,b；l＝a,b)，s＝l时，表示消去闭合回路后回路s的自导纳；s≠l时，表示消去闭合回路后回路s和回路l之间的互导纳；6)利用综合导纳阵YF中的元素修改正序导纳阵Y1中对应元素，修改方法示于式(9)，得到扩展正序导纳阵Y1E式中，y′uv(1)(u＝m,n；v＝m,n)表示扩展正序导纳阵Y1E中第u行v列元素；yuv(1)(u＝m,n；v＝m,n)表示导纳阵Y1中第u行v列元素；y′uv(1)(u＝p,q；v＝p,q)表示扩展正序导纳阵Y1E中第u行v列元素；yuv(1)(u＝p,q；v＝p,q)表示导纳阵Y1中第u行v列元素；7)根据扩展正序导纳阵Y1E，利用ward...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙士云，陈春敏，束洪春，韩军强，董俊，唐岚，杨毅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53