基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于单馈入广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法及装置。方法的具体步骤如下：根据电力系统中的潮流信息输入广义运行短路比GOSCR模型；将GOSCR模型的输出数值和数值1进行比较；若数值大于1，则电力系统处于稳定状态；若数值等于1，则电力系统处于临界稳定状态；若数值小于1，则电力系统失去稳定。与现有技术相比，本发明专利技术考虑了同步机及其励磁电压控制动态特性影响，建立新的广义运行短路比模型使得对电力系统稳定的判断更加精确，同时，功率电压灵敏因子的维度低，使得模型的计算量减小，运行速度更快。

Power System Stability Judgment Method and Device Based on Generalized Operation Short Circuit Ratio

【技术实现步骤摘要】
基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法及装置
本专利技术涉及电力系统在线监测与控制，尤其是涉及一种基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法及装置。
技术介绍
在电力系统的正常工作中，随着直流输电容量逐渐增加，受端交流系统强度相对变弱；当交流系统发生短路等故障时，直流系统会发生闭锁，并且发生潮流转移，导致送端系统交流薄弱点发生电压失稳，即系统失去稳定性。当切除故障后，在直流功率逐渐恢复，即系统恢复稳定的过程中，如果此时受端交流系统电压支撑能力不足，不能及时提供充足的动态无功，就会引起直流功率恢复的振荡和迟滞，导致直流系统再次闭锁，即再次失去稳定性，危害系统的安全运行。如中国专利技术专利CN109066656A公开了一种基于单馈入广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，该方法通过引入功率灵敏因子建立单馈入广义运行短路比模型对电力系统稳定性进行判断，但是仍然存在以下问题：1、功率灵敏因子的维度较高，计算过程复杂，影响系统的判断速度。2、上述方法将受端交流系统电压源以恒定电压源处理。但是，在实际单馈入系统中，同步机及其励磁电压控制动态特性对于换流母线电压是有很大影响的，同时也影响着电网换相换流器(linecommutatedconverterbasedhighvoltagedirectcurrent，LCC-HVDC)的稳定运行，因此获得的判断结果会偏大，造成判断电力系统稳定其实还未稳定的情况，对稳定性判断的精确性还有待提高。
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基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法及装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：1.一种基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，具体步骤如下：根据电力系统中的潮流信息输入广义运行短路比GOSCR模型；将GOSCR模型的输出数值和数值1进行比较；若数值大于1，则电力系统处于稳定状态；若数值等于1，则电力系统处于临界稳定状态；若数值小于1，则电力系统失去稳定；所述的单馈入广义运行短路比GOSCR模型为：其中，U为换流母线电压，Z为受端交流系统等值阻抗，K为运行系数。进一步地，所述的运行系数K的表达式为：其中，Pcs为从换流母线流出的有功功率，Qcs为从换流母线流出的无功功率，Qsc为从同步机节点母线流出的无功功率，A为同步机有功功角系数，B为同步机无功功角系数，Pt为同步机注入到同步节点母线的有功功率，Qt为同步机注入到同步节点母线的无功功率。进一步地，A的表达式为：B的表达式为：上述A和B的表达式中，Et为同步机节点母线电压，Pd为直流功率，U为换流母线电压，Pl为感应电动机负荷的有功功率，Ql为感应电动机负荷的无功功率。进一步地，所述GOSCR模型的生成方式为：S1、基于单馈入系统建立雅克比矩阵；S2、在矩阵模型中引入功率电压灵敏因子PVF，生成最终模型。进一步地，所述的雅克比矩阵表达式为：其中，JPcEt、JPcU、JPcδ、JPsEt、JPsU、JPsδ、JQcEt、JPsU、JPsδ、JQcEt、JQcU、JQcδ、JQsEt、JQsU和JQsδ分别是ΔPc、ΔPs、ΔQc、ΔQs对状态变量Et、U、δ的偏导。ΔPc、ΔQc、ΔPs、ΔQs分别表示换流母线处有功无功变化量以及同步机机端处有功无功变化量。进一步地，所述的功率电压灵敏因子PVF的表达式为：一种基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断装置，包括：采集模块，用于获取电力系统中的潮流信息；数据处理模块，用于根据电力系统中的潮流信息输入广义运行短路比GOSCR模型，并且将GOSCR模型的输出数值和数值1进行比较；若数值大于1，则输出电力系统处于稳定状态的结果；若数值等于1，则输出电力系统处于临界稳定状态的结果；若数值小于1，则输出电力系统失去稳定的结果；所述的单馈入广义运行短路比GOSCR模型为：其中，U为换流母线实际电压，Z为交流系统的戴维南等值阻抗，K为运行系数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过引入功率电压灵敏因子，考虑了同步机及其励磁电压控制动态特性影响，建立新的广义运行短路比模型使得对电力系统稳定的判断更加精确，同时，功率电压灵敏因子的维度低，使得模型的计算量减小，运行速度更快，能够更好的支持对电力系统稳定性的实时判断，实际应用于电力系统规划、设计、运行过程等各个阶段，确保系统安全稳定运行。2、本专利技术通过广义运行短路比模型可以有效评估实际单馈入系统的静态电压稳定性。由于该指标的参数是采用系统中实时的潮流信息，因此可以实时评估实际单馈入系统的静态电压稳定性。附图说明图1为本专利技术的判断流程示意图。图2为单馈入系统模型结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例提供了一种基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，其特征在于，具体步骤如下：根据电力系统中的潮流信息输入广义运行短路比GOSCR模型；将GOSCR模型的输出数值和数值1进行比较；若数值大于1，则电力系统处于稳定状态；若数值等于1，则电力系统处于临界稳定状态；若数值小于1，则电力系统失去稳定；单馈入广义运行短路比GOSCR模型的生成方式为：首先基于单馈入系统潮流雅克比矩阵，在小扰动假设下，得到功率灵敏电压因子，由功率电压灵敏等于0时确定广义短路比的阈值为恒定值1，最后建立广义短路比模型定义式。具体采取的实施方法如下：一、基于如图2所示的单馈入系统模型建立雅克比矩阵。其中，U∠δ、Z、XT、τ、γ、μ、β和bc分别为同步机节点母线电压(Et表示同步机机端电压幅值，表示同步机机端电压相角)、换流母线电压(U表示换流母线电压幅值，δ表示换流母线电压相角)、受端交流系统等值阻抗、换流变压器阻抗、换流变压器变比、换流站熄弧角、换相重叠角、超前触发角和换流站内无功补偿设备导纳；Pcs和Qcs分别为从换流母线流出的有功、无功功率；Psc和Qsc分别为从同步机节点母线流出的有功、无功功率；Pl和Ql分别为感应电动机负荷的有功、无功；Pt和Qt分别为同步机注入到同步节点母线的有功、无功。JPcEt、JPcU、JPcδ、JPsEt、JPsU、JPsδ、JQcEt、JPsU、JPsδ、JQcEt、JQcU、JQcδ、JQsEt、JQsU和JQsδ分别是ΔPc、ΔPs、ΔQc、ΔQs对状态变量Et、U、δ的偏导。ΔPc、ΔQc、ΔPs、ΔQs分别表示换流母线处有功无功变化量以及同步机机端处有功无功变化量。二、假设ΔPs＝ΔQc＝ΔQs＝0，推导出功率电压灵敏因子，如式(2)所示。JPcEt、JPcU、JPcδ、JPsEt、JPsU、JPsδ、JQcEt、JPsU、JPsδ、JQcEt、JQcU、JQcδ、JQsEt、JQsU和JQsδ的表达是如式(3)～(18)所示。JPcEt＝Pcs(3)JPsU＝Psc(9)JQcδ＝Pcs(14)JQsδ＝-Psc(18)其中，Pt、Qt对Et、的偏导如下式所示：其中，同步机极端电流It对其中，Ed0、Ed1、Eq0、Eq1、Pd0、Pd1、Pq0、Pq1的表达式如式(22)～(29本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，其特征在于，具体步骤如下：根据电力系统中的潮流信息输入广义运行短路比GOSCR模型；将GOSCR模型的输出数值和数值1进行比较；若数值大于1，则电力系统处于稳定状态；若数值等于1，则电力系统处于临界稳定状态；若数值小于1，则电力系统失去稳定；所述的单馈入广义运行短路比GOSCR模型为：

【技术特征摘要】
1.一种基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，其特征在于，具体步骤如下：根据电力系统中的潮流信息输入广义运行短路比GOSCR模型；将GOSCR模型的输出数值和数值1进行比较；若数值大于1，则电力系统处于稳定状态；若数值等于1，则电力系统处于临界稳定状态；若数值小于1，则电力系统失去稳定；所述的单馈入广义运行短路比GOSCR模型为：其中，U为换流母线电压，Z为受端交流系统等值阻抗，K为运行系数。2.根据权利要求1所述的基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，其特征在于，所述的运行系数K的表达式为：其中，Pcs为从换流母线流出的有功功率，Qcs为从换流母线流出的无功功率，Qsc为从同步机节点母线流出的无功功率，A为同步机有功功角系数，B为同步机无功功角系数，Pt为同步机注入到同步节点母线的有功功率，Qt为同步机注入到同步节点母线的无功功率。3.根据权利要求2所述的基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，其特征在于，A的表达式为：B的表达式为：上述A和B的表达式中，Et为同步机节点母线电压，Pd为直流功率，U为换流母线电压，Pl为感应电动机负荷的有功功率，Ql为感应电动机负荷的无功功率。4.根据权利要求1所述的基于广义运行短路比的电力系统稳定性判断方法，其特征在于，所述GOSCR模型的生成方式为：S1、基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东东，孙梦显，赵耀，高晓城，边晓燕，杨帆，林顺富，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31