一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法技术方案

本发明专利技术涉及一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法，属于电力系统稳定领域。本发明专利技术的方法是：当识别到系统有失稳迹象时依据故障切除前后功角不能突变原理计算故障切除后相平面上发电机角速度与功角的关系；然后根据发电机角速度与功角关系计算使系统稳定的最小拟切机量；选取系统的输电断面，并通过输电断面上功率与电压幅值、电压相位的关系计算切机切负荷的比例。最终得到系统的实际切机切负荷量。本发明专利技术提出的切机切负荷量的计算方法可以使有失稳迹象的系统快速得到是系统电压稳定与功角稳定的最小切机切负荷量。

A method for calculating load shedding of cutting machine to improve transient stability of power system

The invention relates to a method for calculating the load shedding amount of a power system to improve its transient stability, belonging to the field of power system stability. The method of the present invention is to calculate the relationship between the angular velocity and the power angle of the generator on the phase plane after the fault removal according to the principle that the power angle can not be changed suddenly before and after the fault removal, and then calculate the minimum quasi-cutting amount to stabilize the system according to the relationship between the angular velocity and the power angle of the generator, and select the transmission section of the system. The load shedding ratio is calculated by the relationship between power and voltage amplitude and voltage phase on the transmission section. Finally, the actual cutting load of the system is obtained. The method for calculating the load shedding of a machine can quickly obtain the minimum load shedding of a system with signs of instability, which is stable in voltage and power angle of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法
本专利技术涉及一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法，属于电力系统稳定领域。
技术介绍
现代电力系统已发展为大规模的区域电网互联系统。电网跨区域互联带来巨大经济利益的同时，也会使暂态稳定性问题更加复杂。暂态不稳定性仍然是现代电力系统面临的最大威胁之一。有效的实时暂态稳定性预测和应急控制至关重要。传统采用的暂态稳定紧急控制策略主要是通过“离线制定策略表，实时匹配”的控制方法，控制策略的有效性基于电力系统网络模型和元件参数的准确性，但是系统的模型和参数是往往难以准确得到的。随着广域测量系统(WAMS)的广泛应用，基于PMU/WAMS的实时电力系统暂态不稳定性问题已成为热点研究课题之一，使电力系统实现实时暂稳识别与紧急控制成为可能。系统发生暂态失稳问题，其本质是发生大扰动后的系统送端功率过剩或者是受端有功不足，导致发电机组无法保存同步运行，同时也可能带来电压失稳问题。在电力系统很多的失稳场景中，电压失稳和功角失稳往往交织在一起，难以区分出是电压失稳还是功角失稳的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法，以用于计算出提高电力系统稳定的最优切机、切负荷量。本专利技术采用的技术方案是：一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法，包括如下步骤：step1、计算在故障切除后相平面上发电机角速度与功角的关系:式(1)中：δ1为故障切除后发电机功角；Δω1(δ1)为故障切除后发电机角速度；ω0为同步发电机角速度，电力系统中取ω0＝100π；M为发电机转动惯量；PM为发电机机械功率；Pe1(δ1)为故障切除后发电机电磁功率；C1是根据故障切除前后相平面轨迹的连续性求出的值；step2、计算使系统稳定的最小拟切机量：步骤S1、对发电机电磁功率进行拟合：Pe1(δ1)＝A+Bsin(δ1-C)(2)步骤S2、计算系统的不稳定平衡点：步骤S3、计算使系统稳定的最小切机量：式(2)、(3)、(4)中：A，B，C是待求常数，可以通过电力系统中发电机功角和电磁功率的历史数据，依据最小二乘法辨识得到；δ1为故障切除后发电机功角；δUEP不稳定平衡点；ω0为同步发电机角速度，电力系统中取ω0＝100π；M为发电机转动惯量；PM为发电机机械功率；Pe1(δ1)为故障切除后发电机电磁功率；C1是根据故障切除前后相平面轨迹的连续性求出来的值；step3、根据输电断面计算切机切负荷比例：步骤S1、计算输电断面上母线电压相角变化而带来的功率变化：步骤S2、计算输电断面上由母线幅值变化而带来的功率变化：步骤S3、计算切机切负荷的比例：式(5)、(6)、(7)中：ΔPθ为输电断面上母线电压相角变化而带来的功率变化量；UA、UB分别为输电断面两侧母线电压幅值；θ为输电断面两侧母线电压相位差；Δθ输电断面两侧母线电压相位差变化量；X∑、R∑分别为输电断面电抗和电阻；ΔPu为输电断面上由母线电压幅值变化而带来的功率变化量；α＝π/2-arctg(X∑/R∑)；ΔUA、ΔUB分别为输电断面两侧电压幅值变化量；S1为切负荷比例、S2为切机比例；step4、计算实际系统的切机切负荷量：式(8)中：ΔPM为实际切机量、ΔPL为实际切负荷量。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术从相平面轨迹特征出发，可以仅仅依靠少量信息就可计算使系统稳定的最小切机量。2、本专利技术结合输电断面上的信息，计算了最小切机切负荷量比例。3、该方法充分考虑电压稳定和功角稳定的耦合关系，避免了以往仅仅依靠切机来提高系统稳定性的不足。附图说明图1为3机9节点系统示意图；图2为故障下各发电机功角示意图图；图3为故障下母线节点电压示意图；图4为故障下发电机角速度与功角关系示意图；图5为切机切负荷后发各电机功角示意图；图6为切机切负荷后各节点母线电压示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步的说明。实施例1：如图1-6所示，一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法，以用于计算出提高电力系统稳定的最优切机、切负荷量，具体包括如下步骤：step1、计算在故障切除后相平面上发电机角速度与功角的关系:式(1)中：δ1为故障切除后发电机功角；Δω1(δ1)为故障切除后发电机角速度；ω0为同步发电机角速度，电力系统中取ω0＝100π；M为发电机转动惯量；PM为发电机机械功率；Pe1(δ1)为故障切除后发电机电磁功率；C1是根据故障切除前后相平面轨迹的连续性求出的值；step2、计算使系统稳定的最小拟切机量：步骤S1、对发电机电磁功率进行拟合：Pe1(δ1)＝A+Bsin(δ1-C)(2)步骤S2、计算系统的不稳定平衡点：步骤S3、计算使系统稳定的最小切机量：式(2)、(3)、(4)中：A，B，C是待求常数，可以通过电力系统中发电机功角和电磁功率的历史数据，依据最小二乘法辨识得到；δ1为故障切除后发电机功角；δUEP不稳定平衡点；ω0为同步发电机角速度，电力系统中取ω0＝100π；M为发电机转动惯量；PM为发电机机械功率；Pe1(δ1)为故障切除后发电机电磁功率；C1是根据故障切除前后相平面轨迹的连续性求出来的值；step3、根据输电断面计算切机切负荷比例：步骤S1、计算输电断面上母线电压相角变化而带来的功率变化：步骤S2、计算输电断面上由母线幅值变化而带来的功率变化：步骤S3、计算切机切负荷的比例：式(5)、(6)、(7)中：ΔPθ为输电断面上母线电压相角变化而带来的功率变化量；UA、UB分别为输电断面两侧母线电压幅值；θ为输电断面两侧母线电压相位差；Δθ输电断面两侧母线电压相位差变化量；X∑、R∑分别为输电断面电抗和电阻；ΔPu为输电断面上由母线电压幅值变化而带来的功率变化量；α＝π/2-arctg(X∑/R∑)；ΔUA、ΔUB分别为输电断面两侧电压幅值变化量；S1为切负荷比例、S2为切机比例；step4、计算实际系统的切机切负荷量：式(8)中：ΔPM为实际切机量、ΔPL为实际切负荷量。采用所述步骤S1的具体原因如下：(1)在单机无穷大系统中，忽略阻尼，不计调节器和调速器作用，描述发电机暂态过程的数学表达式如下：(2)根据(9)式，可以推导得发电机暂态过程中发电机角速度与功角的关系：(3)根据故障切除后的发电机状态属于暂态过程中的特殊阶段，根据(10)式，故障切除后，相平面上发电机角速度与功角的关系关系：式(9)、(10)(11)中：δ为暂态过程中发电机功角；Δω(δ)为暂态过程中发电机角速度；ω0为同步发电机角速度，电力系统中取ω0＝100π；M为发电机转动惯量；PM为发电机机械功率；Pe(δ)为故障切除发电机电磁功率；Ci是根据暂态过程相平面轨迹的连续性求出的值；δ1为故障切除后发电机功角；Δω1(δ1)为故障切除后发电机角速度；Pe1(δ1)为故障切除发电机电磁功率；C1是根据故障切除前后相平面轨迹的连续性求出的值；采用所述步骤S2的具体原因如下：(1)当辨识出系统将失稳时，应当采取紧急控制措施，对于单机系统，可以假定切机比例为λ，切除出力的同时也减小了惯性，根据切机后发电机状态属于暂态过程中的特殊阶段，根据(10)式，因此切机后的相平面轨迹为式(12)中：Δω2(δ2)为切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法，其特征在于：包括如下步骤：step1、计算在故障切除后相平面上发电机角速度与功角的关系:

【技术特征摘要】
1.一种提高电力系统暂态稳定的切机切负荷量计算方法，其特征在于：包括如下步骤：step1、计算在故障切除后相平面上发电机角速度与功角的关系:式(1)中：δ1为故障切除后发电机功角；Δω1(δ1)为故障切除后发电机角速度；ω0为同步发电机角速度，电力系统中取ω0＝100π；M为发电机转动惯量；PM为发电机机械功率；Pe1(δ1)为故障切除后发电机电磁功率；C1是根据故障切除前后相平面轨迹的连续性求出的值；step2、计算使系统稳定的最小拟切机量：步骤S1、对发电机电磁功率进行拟合：Pe1(δ1)＝A+Bsin(δ1-C)(2)步骤S2、计算系统的不稳定平衡点：步骤S3、计算使系统稳定的最小切机量：式(2)、(3)、(4)中：A，B，C是待求常数，可以通过电力系统中发电机功角和电磁功率的历史数据，依据最小二乘法辨识得到；δ1为故障切除后发电机功角；δUEP不稳定平衡点；ω0为同步发电机角速度，电力系统中取ω0＝100π...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志坚，孙应毕，宴永飞，周洁，宋琪，王旭辉，海世芳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53