一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法，属于电力系统稳定性计算领域。首先提取电网网架数据库中的片区电网参数，将参数转化后存入6个特定形式的初始化矩阵，将其中的初始线路矩阵、初始母线矩阵、初始发电机矩阵这3个矩阵输入到最优化潮流计算软件中进行最优化迭代计算，更新矩阵的值，紧接着对矩阵形式进行转化，然后将转化后的矩阵及其他初始化矩阵输入到动态稳定性分析模块中，计算得到各台发电机组的振荡模式、阻尼比、参与因子等多个结果向量，并通过散点图、柱状图的形式图形化展示结果，为黑启动网架动态稳定性评估提供有力依据。本发明专利技术提出的方法可以快速有效地对目标片区进行动态稳定性分析。

A dynamic stability evaluation method of black start grid structure based on optimal power flow

【技术实现步骤摘要】
一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法
本专利技术涉及一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法，属于电力系统稳定性计算领域。
技术介绍
动态稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，在自动调节和控制装置的作用下，保持较长过程的运行稳定性的能力，通常指电力系统受扰动后不发生发散振荡或持续的振荡，是电力系统功角稳定的一种形式。动态稳定可分小扰动动态稳定和大扰动动态稳定。小扰动动态稳定是指扰动量足够小，且系统结构未发生变化，系统可用线性化状态方程描述的动态稳定过程；大扰动动态稳定是指扰动量大或系统结构发生了改变，系统不能用线性化状态方程来描述的动态稳定过程。动态稳定分析主要包含由于系统阻尼不足而引起的低频振荡问题，和网络结构、参数、运行工况、励磁系统及负荷特性等关系密切。黑启动是指电力系统因故障停运后，不依赖其他网络的帮助，通过启动系统中具有自启动能力的电源，带动无自启动能力的电源，使其重新恢复发电能力，并与黑启动电源并列形成小系统的过程。在黑启动过程中，由于电网网架处于孤网运行状态，并网机组较少，网架发电容量小，网架结构较为薄弱，调节设备尚未大量投入，在这种情况下，当系统经历扰动时，极易导致系统失稳。现有技术中，黑启动网架动态稳定性分析的作业效率与自动化水平较低，有待提高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法，提高了黑启动网架动态稳定性分析的作业效率与自动化水平。本专利技术的技术方案是：一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法，包括以下步骤：Step1：提取黑启动网架数据库中的片区电网参数，将参数存入6个初始化矩阵中，矩阵包括初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen、发电机机电参数矩阵mac_con、励磁系统参数矩阵exc_con、调速器参数矩阵tg_con；Step2：将Step1中的初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen输入到最优化潮流计算模块中分别对三个矩阵参数进行迭代计算，得到新的线路矩阵mpc.line、母线矩阵mpc.bus、发电机矩阵mpc.gen；Step3：将Step2更新后的矩阵mpc.line、mpc.bus、mpc.gen的特定列提取出来，进行格式转化，重新存入动态稳定分析模块能识别的矩阵line、bus中，并将矩阵line、bus、mac_con、exc_con、tg_con这五个矩阵同时代入到动态稳定性分析模块中进行计算，计算得到各台发电机组的振荡频率向量freq、阻尼比向量damp、参与因子矩阵pr三个结果向量；Step4：提取向量freq、damp、pr的值，通过散点图、柱状图的形式图形化展示结果。具体地，所述的Step1具体步骤如下：Step1.1、电网数据库分别以发电站、变电站、开关站为节点单元，其中，发电站包含母线、线路、断路器、发电机、变压器五个子单元，各子单元分别储存各自中设备的设备参数；变电站包含母线、线路、断路器、变压器四个子单元，各子单元分别储存各自中设备的设备参数；开关站包含母线、线路、断路器三个子单元，各子单元分别储存各自中设备的设备参数，上述子单元储存了后续步骤所述的所有参数类型，若两个节点单元同时包含某一线路子单元，则表示这两个节点单元依靠该线路相连；Step1.2、分别定义初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen、发电机机电参数矩阵mac_con、励磁系统参数矩阵exc_con、调速器参数矩阵tg_con的格式：定义矩阵mpc.bus格式：矩阵mpc.bus的每一行对应一条单一的母线，各列数据分别为各母线节点编号number、各母线类型type、负荷有功Pd、负荷无功Qd、母线并联电导Gs、母线并联电纳Bs、电网断面号area、母线电压幅值Vm、母线电压相位Va、母线基准电压baseKV、电网分区号zone、母线最高工作电压Vmax以及母线最低工作电压Vmin；定义矩阵mpc.gen格式：矩阵mpc.gen矩阵的每一行对应一台单一的发电机，各列数据分别为接入发电机的母线编号bus_i、发电机发出的有功功率Pg、发电机发出的无功功率Qg、发电机的最大无功Qmax、发电机的最小无功Qmin、发电机的工作电压Vg，发电机的功率基准mBase、发电机运行状态status、发电机的最大有功Pmax以及发电机的最小有功Pmin；定义矩阵mpc.line格式：矩阵mpc.line的每一行对应一条单一的线路，各列数据分别为该支路的起始节点fbus、该支路的终止节点tbus、该支路的电阻r、该支路的电抗x、该支路的电纳b、该支路长期允许功率rateA、短期允许功率rateB、短期允许功率rateC、该支路的变比ratio、该支路的相位angle、该支路的工作状态status、该支路的最小相位角度angmin以及该支路最大相位角度agmax；定义矩阵mac_con格式：矩阵mac_con的每一行对应一台单一的机组，各列数据分别为原动机编号machinenumber、电机所连母线编号busnumber、基准容量basemva、电机漏抗标幺值x_l(pu)、电机电阻标幺值r_a(pu)、电机d轴同步电抗标幺值x_d(pu)、电机d轴暂态电抗标幺值x'_d(pu)、电机d轴次暂态电抗标幺值x"_d(pu)、d轴开路时间常数T'_do(sec)、d轴开路次暂态时间常数T"_do(sec)、电机q轴同步电抗标幺值x_q(pu)、电机q轴暂态电抗标幺值x'_q(pu)、电机q轴次暂态电抗标幺值x"_q(pu)、q轴开路时间常数T'_qo(sec)、q轴开路次暂态时间常数T"_qo(sec)、电机惯性时间常数H(sec)、阻尼系数标幺值d_o(pu)、阻尼系数标幺值d_1(pu)、电机类型type、饱和因子S(1.0)以及饱和因子S(1.2)；定义矩阵exc_con格式：矩阵exc_con的每一行对应一个单一的励磁系统，各列数据分别为励磁系统类型type、所连电机编号number、滤波时间常数T_R、电压增益K_A、电压调节时间常数T_A、电压调节时间常数T_B、电压调节时间常数T_C、最大电压输出V_Rmax、最小电压输出V_Rmin、励磁系数K_E、励磁时间常数T_E、常数E_1、饱和度常数S_E(E_1)、常数E_2、饱和度常数S_E(E_2)、稳定增益K_F、稳定时间常数T_F；定义矩阵tg_con格式：矩阵tg_con的每一行对应一个单一的调速器，各列数据分别为常数1、所连电机编号number、速度设定值wf、稳定增益1/R、电机基座最大功率Tmax、电机伺服时间常数Ts、调速器时间常数Tc、暂态增益时间常数T3、HP时间常数T4、再热时间常数T5；Step1.3、划定黑启动网架片区，即确定好要进行动态稳定性分析片区内的所包含的节点单元；Step1.4、确定黑启动网架片区所包含的节点单元，从节点单元所包含的子单元中提取设备参数，然后将参数存入初始化线路参数矩阵mpc.line、母线参数矩阵mpc.bus、发电机参数矩阵mpc.gen、发电机机电参数矩阵mac_本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：Step1：提取黑启动网架数据库中的片区电网参数，将参数存入6个初始化矩阵中，矩阵包括初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen、发电机机电参数矩阵mac_con、励磁系统参数矩阵exc_con、调速器参数矩阵tg_con；Step2：将Step1中的初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen输入到最优化潮流计算模块中分别对三个矩阵参数进行迭代计算，得到新的线路矩阵mpc.line、母线矩阵mpc.bus、发电机矩阵mpc.gen；Step3：将Step2更新后的矩阵mpc.line、mpc.bus、mpc.gen的特定列提取出来，进行格式转化，重新存入动态稳定分析模块能识别的矩阵line、bus中，并将矩阵line、bus、mac_con、exc_con、tg_con这五个矩阵同时代入到动态稳定性分析模块中进行计算，计算得到各台发电机组的振荡频率向量freq、阻尼比向量damp、参与因子矩阵pr三个结果向量；Step4：提取向量freq、damp、pr的值，通过散点图、柱状图的形式图形化展示结果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：Step1：提取黑启动网架数据库中的片区电网参数，将参数存入6个初始化矩阵中，矩阵包括初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen、发电机机电参数矩阵mac_con、励磁系统参数矩阵exc_con、调速器参数矩阵tg_con；Step2：将Step1中的初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen输入到最优化潮流计算模块中分别对三个矩阵参数进行迭代计算，得到新的线路矩阵mpc.line、母线矩阵mpc.bus、发电机矩阵mpc.gen；Step3：将Step2更新后的矩阵mpc.line、mpc.bus、mpc.gen的特定列提取出来，进行格式转化，重新存入动态稳定分析模块能识别的矩阵line、bus中，并将矩阵line、bus、mac_con、exc_con、tg_con这五个矩阵同时代入到动态稳定性分析模块中进行计算，计算得到各台发电机组的振荡频率向量freq、阻尼比向量damp、参与因子矩阵pr三个结果向量；Step4：提取向量freq、damp、pr的值，通过散点图、柱状图的形式图形化展示结果。2.根据权利要求1所述的一种基于最优化潮流的黑启动网架动态稳定性评估方法，其特征在于：所述的Step1具体步骤如下：Step1.1、电网数据库分别以发电站、变电站、开关站为节点单元，其中，发电站包含母线、线路、断路器、发电机、变压器五个子单元，各子单元分别储存各自中设备的设备参数；变电站包含母线、线路、断路器、变压器四个子单元，各子单元分别储存各自中设备的设备参数；开关站包含母线、线路、断路器三个子单元，各子单元分别储存各自中设备的设备参数，上述子单元储存了后续步骤所述的所有参数类型，若两个节点单元同时包含某一线路子单元，则表示这两个节点单元依靠该线路相连；Step1.2、分别定义初始线路矩阵mpc.line、初始母线矩阵mpc.bus、初始发电机参数矩阵mpc.gen、发电机机电参数矩阵mac_con、励磁系统参数矩阵exc_con、调速器参数矩阵tg_con的格式：定义矩阵mpc.bus格式：矩阵mpc.bus的每一行对应一条单一的母线，各列数据分别为各母线节点编号number、各母线类型type、负荷有功Pd、负荷无功Qd、母线并联电导Gs、母线并联电纳Bs、电网断面号area、母线电压幅值Vm、母线电压相位Va、母线基准电压baseKV、电网分区号zone、母线最高工作电压Vmax以及母线最低工作电压Vmin；定义矩阵mpc.gen格式：矩阵mpc.gen矩阵的每一行对应一台单一的发电机，各列数据分别为接入发电机的母线编号bus_i、发电机发出的有功功率Pg、发电机发出的无功功率Qg、发电机的最大无功Qmax、发电机的最小无功Qmin、发电机的工作电压Vg，发电机的功率基准mBase、发电机运行状态status、发电机的最大有功Pmax以及发电机的最小有功Pmin；定义矩阵mpc.line格式：矩阵mpc.line的每一行对应一条单一的线路，各列数据分别为该支路的起始节点fbus、该支路的终止节点tbus、该支路的电阻r、该支路的电抗x、该支路的电纳b、该支路长期允许功率rateA、短期允许功率rateB、短期允许功率rateC、该支路的变比ratio、该支路的相位angle、该支路的工作状态status、该支路的最小相位角度angmin以及该支路最大相位角度agmax；定义矩阵mac_con格式：矩阵mac_con的每一行对应一台单一的机组，各列数据分别为原动机编号machinenumber、电机所连母线编号busnumber、基准容量basemva、电机漏抗标幺值x_l(pu)、电机电阻标幺值r_a(pu)、电机d轴同步电抗标幺值x_d(pu)、电机d轴暂态电抗标幺值x'_d(pu)、电机d轴次暂态电抗标幺值x"_d(pu)、d轴开路时间常数T'_do(sec)、d轴开路次暂态时间常数T"_do(sec)、电机q轴同步电抗标幺值x_q(pu)、电机q轴暂态电抗标幺值x'_q(pu)、电机q轴次暂态电抗标幺值x"_q(pu)、q轴开路时间常数T'_qo(sec)、q轴开路次暂态时间常数T"_qo(sec)、电机惯性时间常数H(sec)、阻尼系数标幺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志坚，王旭辉，罗灵琳，晏永飞，徐慧，刘瑞光，韩江北，李晓磊，周于尧，王一妃，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53