一种工程实用的电力系统动态等值优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，包括：步骤S1：将电力系统划分为内部系统、外部系统和缓冲层；步骤S2：为内部系统中各子系统选择等值模型，并确定模型参数；步骤S3：确定外部系统中各子系统的等值模型和模型参数；步骤S4：评估等值结果，输出评估结果；步骤S5：根据评估结果优化等值模型和参数。与现有技术相比，本发明专利技术在常规同调等值步骤中，采用设立简化缓冲层和核心机组的方法，在保证工程精度的前提下，减少等值难度。

A practical dynamic equivalent optimization method for power system

The present invention relates to an engineering practical method for dynamic equivalent optimization of power systems, including: _: dividing the power system into internal systems, external systems and buffer layers; _2: selecting equivalent models for each subsystem in the internal system and determining model parameters; _: determining the equivalence of each subsystem in the external system; and_. Value model and model parameters; C4: evaluate the equivalent results, output the evaluation results; 55: optimize the equivalent model and parameters according to the evaluation results. Compared with the prior art, the invention adopts the method of setting up a simplified buffer layer and a core unit in the conventional coherence equivalence step, and reduces the difficulty of equivalence on the premise of guaranteeing the engineering precision.

【技术实现步骤摘要】
一种工程实用的电力系统动态等值优化方法
本专利技术涉及电力系统领域，尤其是涉及一种工程实用的电力系统动态等值优化方法。
技术介绍
目前，电力电子技术在电力系统发、输、配、用各个环节的得到越来越广泛的应用。由于快速、可靠、可频繁动作的大功率开关器件取代了传统的机械开关，使得现代电力系统中出现了快速的动态过程，超出了传统的准稳态假定；且电力电子开关的存在及频繁动作，决定了系统具有变拓扑结构的特性，同时也给电力系统引入了离散事件，使得电力系统中同时包含了连续事件和离散事件，系统的分析复杂化；第3，电力电子元件的控制环节参与动态过程，进一步增加了系统分析的复杂度。因此，仿真是目前研究电力电子化电力系统最有利的工具，但采用传统机电暂态仿真程序已难以适应现代电力系统对仿真的需求，在电磁暂态仿真平台上研究现代电力系统的动态响应或电磁-机电联合仿真是目前研究该问题的主要方法。由于计算机数字计算技术的限制，电力系统电磁暂态过程仿真至今还不能计算规模较大的系统，因此，在采用电磁暂态仿真工具研究大规模电力系统动态响应时，必须对系统进行化简。将庞大的电力系统分成两部分，一部分为需详细研究的系统，简称为研究系统；另一部分为不需详细研究的系统，简称为外部系统。对内部系统和外部系统，分别按照研究要求及本身特点选择各自适用等值化简方法，分别得到内部和外部等值系统；将等效的外部系统和内部系统组成一个完整的系统，以适应根据不同研究问题的特点所选用的分析工具的可计算网络规模。对外部电力系统进行动态等值的方法有很多，主要可分为同调等值法、模态等值法和辨识等值法三个系列，各有优缺点，其中同调等值法因其物理概念清晰、应用较方便得到了最广泛应用。在应用同调等值法进行网络化简时，存在三个较为困难的地方：1)边界节点的确定，常规的做法是将待研究系统作为内部网予以保留，其余部分作为外部网予以化简，这样，外部系统等值误差直接作用在边界，可能在内部系统研究中造成较大误差；2)外部网络化简时，一般采用ward等值或REI等值方法，即首先需要形成大型网络矩阵，再进行消去计算，需要编程实现且可能会出现的等值后线路参数为负值等现象；3)等值发电机参数计算一般采用加权聚合法，需收集所有同调机组参数进行加权计算，工作量大且可能出现暂态特征被淹没的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，首先根据内部系统和外部系统的特点采用不同的等值方案；其次，在常规同调等值步骤中，采用设立简化缓冲层和核心机组的方法，在保证工程精度的前提下，减少等值难度。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，包括：步骤S1：将电力系统划分为内部系统、外部系统和缓冲层；步骤S2：为内部系统中各子系统选择等值模型，并确定模型参数；步骤S3：确定外部系统中各子系统的等值模型和模型参数；步骤S4：评估等值结果，输出评估结果；步骤S5：根据评估结果优化等值模型和参数。所述步骤S1具体包括：步骤S11：根据等值网络应用目的将电力系统划分为内部系统和外部系统，并将内部系统和外部系统之间的边界节点构成边界节点集合；步骤S12：对边界节点集合中的所有节点计算三相短路时的残压；步骤S13：将节点残压小于设定残压阈值的外部系统中的节点加入缓冲层节点集合；步骤S14：将缓冲层节点集合中的节点构成缓冲层网络。所述步骤S2对内部系统中子系统的操作包括：步骤S21：对变电站降压变压器进行参数聚合；步骤S22：计算子系统内发电机总容量，以及所有变压器220KV下送功率总和，判断发电机总容量占所有变压器220KV下送功率总和是否达到设定比例，若为是，则选择子系统的等值模型为发电机+负荷，并执行步骤S23，反之，则选择子系统的等值模型为负荷并执行步骤S24；步骤S23：确定发电机稳态参数和暂态参数，并执行步骤S24；步骤S24：确定负荷的稳态参数和暂态参数。所述步骤S21具体包括：步骤S211：将变压器参数表示成系统基准容量，其中，高压侧基准电压为基准的标幺值；步骤S212：利用Y-△变换并得到各等值支路参数；步骤S213：利用叠加原理对各支路进行合并，并计算得到等值支路参数；步骤S214：对合并后的电路进行△-Y变换，并得到等值变压器参数。所述步骤S22具体包括：步骤S221：计算子系统内发电机总容量PiGΣ；步骤S222：根据步骤S21的聚合结果计算所有变压器220KV下送功率总和PiΣ+jQiΣ，其中：PiΣ为下送功率总和的有功容量，jQiΣ为下送功率总和的无功容量；步骤S223：判断是否满足PiGΣ≥20％PiΣ，若为是，则选择子系统的等值模型为发电机+负荷，并执行步骤S23，反之，则选择子系统的等值模型为负荷并执行步骤S24。所述步骤S23具体包括：步骤S231：发电机的稳态参数确定如下：将等值发电机对应的同调机群各发电机的有功功率和无功功率分别累加之和作为等值发电机的有功和无功；步骤S232：发电机暂态参数采用如表1所示方式确定，表1其中：SjN为第j台参与聚合发电机容量，xjg为第j台发电机g类别的电抗，g指代发电机电抗类别，电抗类别包括d轴和q轴的同步电抗、暂态电抗、次暂态电抗和定子漏抗，xg为g类别的等值机电抗；Tjf为第j台发电机的f类时间常数，f指代发电机时间常数类别，时间常数包括d轴阻尼绕组开路时间常数、q轴阻尼绕组开路时间常数、d轴励磁绕组开路时间常数，Tf为f类别的等值机时间常数；Ej为第j台发电机动能，E为等值发电机动能。步骤S233：根据等值前后下级系统送入500kV母线的短路电流不变的原则，计算等值发电机升压变压器的电抗xT2：其中：I″为送入500kV母线的短路电流标幺值，xT1为变电站等值变压器高中压侧等值电抗，为等值发电机归算到系统基准容量后的d轴次暂态电抗，SB为系统基准容量。所述外部系统中的子系统的等值模型均为发电单元组+负荷。所述步骤S3中针对一个子系统的操作包括：步骤S31：将所有机组划分为多个同调机群；步骤S32：确定同调机群中的核心机组，并基于核心机组确定等值发电机模型；步骤S33：根据核心等值发电机模型，将同调机群中剩余机组的容量和动能按等值机类型分别聚合，容量和动能之外的参数采用核心机组参数；步骤S34：确定等值升压变压器与负荷参数。所述步骤S32具体包括：步骤S321：对同调机群接入的节点，做三相金属性短路计算，分别计算注入子系统中各500kV节点电流，并按大小排序；步骤S322：按顺序检查节点下是否有直连机组，如有，将直流机组的等值机放入核心机组备选组；步骤S323：对核心机组备选组中的机组，计算按大小排序，其中，Ei为等值机动能，Ii″为流入该节点的短路电流；步骤S324：观察核心机组备选组，若接近且属同类型发电机，则将这几台发电机聚合成单台等值发电机；若相差较大，则舍去值小的机组；若接近且属不同类型发电机，则将这几台发电机按类型聚合成2台等值发电机。所述评估结果包括压缩率、潮流结果对比、短路电流计算结果对比和故障仿真结果对比。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)在内外部系统划分时增加缓冲层，将解耦层与内部系统合并形成扩展内部系统，实现后续外部子系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，其特征在于，包括：步骤S1：将电力系统划分为内部系统、外部系统和缓冲层；步骤S2：为内部系统中各子系统选择等值模型，并确定模型参数；步骤S3：确定外部系统中各子系统的等值模型和模型参数；步骤S4：评估等值结果，输出评估结果；步骤S5：根据评估结果优化等值模型和参数。

【技术特征摘要】
1.一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，其特征在于，包括：步骤S1：将电力系统划分为内部系统、外部系统和缓冲层；步骤S2：为内部系统中各子系统选择等值模型，并确定模型参数；步骤S3：确定外部系统中各子系统的等值模型和模型参数；步骤S4：评估等值结果，输出评估结果；步骤S5：根据评估结果优化等值模型和参数。2.根据权利要求1所述的一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S11：根据等值网络应用目的将电力系统划分为内部系统和外部系统，并将内部系统和外部系统之间的边界节点构成边界节点集合；步骤S12：对边界节点集合中的所有节点计算三相短路时的残压；步骤S13：将节点残压小于设定残压阈值的外部系统中的节点加入缓冲层节点集合；步骤S14：将缓冲层节点集合中的节点构成缓冲层网络。3.根据权利要求1所述的一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，其特征在于，所述步骤S2对内部系统中子系统的操作包括：步骤S21：对变电站降压变压器进行参数聚合；步骤S22：计算子系统内发电机总容量，以及所有变压器220KV下送功率总和，判断发电机总容量占所有变压器220KV下送功率总和是否达到设定比例，若为是，则选择子系统的等值模型为发电机+负荷，并执行步骤S23，反之，则选择子系统的等值模型为负荷并执行步骤S24；步骤S23：确定发电机稳态参数和暂态参数，并执行步骤S24；步骤S24：确定负荷的稳态参数和暂态参数。4.根据权利要求3所述的一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，其特征在于，所述步骤S21具体包括：步骤S211：将变压器参数表示成系统基准容量，其中，高压侧基准电压为基准的标幺值；步骤S212：利用Y-△变换并得到各等值支路参数；步骤S213：利用叠加原理对各支路进行合并，并计算得到等值支路参数；步骤S214：对合并后的电路进行△-Y变换，并得到等值变压器参数。5.根据权利要求3所述的一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括：步骤S221：计算子系统内发电机总容量PiGΣ；步骤S222：根据步骤S21的聚合结果计算所有变压器220KV下送功率总和PiΣ+jQiΣ，其中：PiΣ为下送功率总和的有功容量，jQiΣ为下送功率总和的无功容量；步骤S223：判断是否满足PiGΣ≥20％PiΣ，若为是，则选择子系统的等值模型为发电机+负荷，并执行步骤S23，反之，则选择子系统的等值模型为负荷并执行步骤S24。6.根据权利要求3所述的一种工程实用的电力系统动态等值优化方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括：步骤S231：发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华，赵丹丹，崔勇，周行星，杨秀，顾丹珍，戴海峰，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31