一种孤岛暂态稳定性确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种孤岛暂态稳定性确定方法及系统，所述方法：基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式；将状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式；基于每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，利用孤岛的暂态能量函数，计算孤岛的暂态能量；基于每台发电机的状态向量解析式和COI坐标系下的状态向量解析式，计算使孤岛稳定的临界能量；计算所述临界能量和所述暂态能量的差值作为孤岛稳定裕度；并根据孤岛稳定裕度确定孤岛暂态稳定性。本发明专利技术结合继电保护所能感知的故障持续时间信息，将能量函数应用于解列后孤岛之中，摆脱时域仿真的束缚，保证精度的前提下提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种孤岛暂态稳定性确定方法及系统
本专利技术涉及电力系统的性能研究
，特别涉及一种孤岛暂态稳定性确定方法及系统。
技术介绍
目前对电力系统的暂态稳定性研究通常是以不平衡功率最小等为优化目标的方法，继电保护系统在电力系统中占有重要的地位，然而在目前的研究中，由电力系统继电保护系统提供的继电保护信息与系统暂态稳定研究是割裂的，因此导致电力系统的暂态稳定研究结果不准确。如何将继电保护装置提供的保护信息与解列后孤岛的暂态稳定结合，提高电力系统的暂态稳定研究结果的准确性成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种孤岛暂态稳定性确定方法及系统，以实现将继电保护装置提供的保护信息与解列后孤岛的暂态稳定结合，提高电力系统的暂态稳定研究结果的准确性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种孤岛暂态稳定性确定方法，所述方法包括如下步骤：基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式；将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式；基于每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，利用孤岛的暂态能量函数，计算孤岛的暂态能量；基于每台发电机的状态向量解析式和COI坐标系下的状态向量解析式，计算使孤岛稳定的临界能量；计算所述临界能量和所述暂态能量的差值作为孤岛稳定裕度；并根据孤岛稳定裕度确定孤岛暂态稳定性。可选的，所述基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式，具体包括：基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式为：其中，ωai和δai分别表示孤岛a中第i台发电机的角速度和功角，表示孤岛a中第i台发电机的机械功率，表示孤岛a中第i台发电机的故障初始时刻的电磁功率，和分别表示孤岛a中第i台发电机的故障初始时刻的角速度和功角。可选的，所述将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，具体包括：将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式为：其中，和分别为孤岛a中第i台发电机在COI坐标系下的角速度和功角，ωCOI和δCOI分别表示参考角速度和参考功角。可选的，所述基于每台发电机的状态向量解析式和COI坐标系下的状态向量解析式，计算使孤岛稳定的临界能量，具体包括：计算孤岛的暂态势能函数达到极大值点时的每台发电机的功角组成逸出点向量；将所述逸出点向量作为初始的稳态向量；将所述稳态向量输入稳态公式计算孤岛a中每台发电机的稳态值；其中，ΔPia表示孤岛a中的第i台发电机的稳态值，表示孤岛a中的第i台发电机的惯性时间常数，TJCOI表示参考惯性时间常数，和分别表示孤岛a中的第i台发电机和第j台发电机的电动势，和分别表示稳态向量中的孤岛a中的第i台和第j台发电机的功角，和分别表示孤岛a中的第i台发电机与第j台发电机的收缩导纳的实部和虚部，n表示孤岛a中发电机的数量；判断每台所述发电机的稳态值是否均小于稳态值阈值，得到判断结果；若所述判断结果表示否，则调整所述稳态向量，返回步骤“将所述稳态计算孤岛a中每台发电机的稳态值”；若所述判断结果表示是，则根据所述稳态向量利用公式计算孤岛的临界能量；其中，Vcr表示孤岛的临界能量，和分别表示稳态向量中的第i台发电机和第j台发电机的在COI坐标系下的功角，和分别表示第台发电机和第j台发电机的稳定平衡点的功角，表示势能计算的中间变量，可选的，所述基于每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，利用孤岛的暂态能量函数，计算孤岛的暂态能量，具体包括：利用孤岛的暂态能量函数计算孤岛的暂态能量；其中，Va表示孤岛的暂态能量，表示孤岛的暂态动能，表示孤岛的暂态势能。一种孤岛暂态稳定性确定系统，所述系统包括：状态向量解析式建立模块，用于基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式；坐标转换模块，用于将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式；暂态能量计算模块，用于基于每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，利用孤岛的暂态能量函数，计算孤岛的暂态能量；临界能量计算模块，用于基于每台发电机的状态向量解析式和COI坐标系下的状态向量解析式，计算使孤岛稳定的临界能量；暂态稳定性确定模块，用于计算所述临界能量和所述暂态能量的差值作为孤岛稳定裕度；并根据孤岛稳定裕度确定孤岛暂态稳定性。可选的，所述状态向量解析式建立模块，具体包括：状态向量解析式建立子模块，用于基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式为：其中，ωai和δai分别表示孤岛a中第i台发电机的角速度和功角，表示孤岛a中第i台发电机的机械功率，表示孤岛a中第i台发电机的故障初始时刻的电磁功率，和分别表示孤岛a中第i台发电机的故障初始时刻的角速度和功角。可选的，所述坐标转换模块，具体包括：坐标转换子模块，用于将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式为：其中，和分别为孤岛a中第i台发电机在COI坐标系下的角速度和功角，ωCOI和δCOI分别表示参考角速度和参考功角。可选的，所述临界能量计算模块，具体包括：逸出点向量确定子模块，用于计算孤岛的暂态势能函数达到极大值点时的每台发电机的功角组成逸出点向量；稳态向量初始化子模块，用于将所述逸出点向量作为初始的稳态向量；稳态值计算子模块，用于将所述稳态向量输入稳态公式计算孤岛a中每台发电机的稳态值；其中，ΔPia表示孤岛a中的第i台发电机的稳态值，表示孤岛a中的第i台发电机的惯性时间常数，TJCOI表示参考惯性时间常数，和分别表示孤岛a中的第i台发电机和第j台发电机的电动势，和分别表示稳态向量中的孤岛a中的第i台和第j台发电机的功角，和分别表示孤岛a中的第i台发电机与第j台发电机的收缩导纳的实部和虚部，n表示孤岛a中发电机的数量；判断每台所述发电机的稳态值是否均小于稳态值阈值，得到判断结果；若所述判断结果表示否，则调整所述稳态向量，调用稳态值计算子模块；若所述判断结果表示是，则根据所述稳态向量利用公式计算孤岛的临界能量；其中，Vcr表示孤岛的临界能量，和分别表示稳态向量中的第i台发电机和第j台发电机的在COI坐标系下的功角，和分别表示第台发电机和第j台发电机的稳定平衡点的功角，表示势能计算的中间变量。可选的，所述暂态能量计算模块，具体包括：暂态能量计算子模块，用于利用孤岛的暂态能量函数计算孤岛的暂态能量；其中，Va表示孤岛的暂态能量，表示孤岛的暂态动能，表示孤岛的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孤岛暂态稳定性确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式；/n将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式；/n基于每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，利用孤岛的暂态能量函数，计算孤岛的暂态能量；/n基于每台发电机的状态向量解析式和COI坐标系下的状态向量解析式，计算使孤岛稳定的临界能量；/n计算所述临界能量和所述暂态能量的差值作为孤岛稳定裕度；并根据孤岛稳定裕度确定孤岛暂态稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种孤岛暂态稳定性确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式；
将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式；
基于每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，利用孤岛的暂态能量函数，计算孤岛的暂态能量；
基于每台发电机的状态向量解析式和COI坐标系下的状态向量解析式，计算使孤岛稳定的临界能量；
计算所述临界能量和所述暂态能量的差值作为孤岛稳定裕度；并根据孤岛稳定裕度确定孤岛暂态稳定性。


2.根据权利要求1所述的孤岛暂态稳定性确定方法，其特征在于，所述基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式，具体包括：
基于发电机的电力系统动态方程，建立孤岛中每台发电机的状态向量解析式为：
其中，ωai和δai分别表示孤岛a中第i台发电机的角速度和功角，表示孤岛a中第i台发电机的机械功率，表示孤岛a中第i台发电机的故障初始时刻的电磁功率，和分别表示孤岛a中第i台发电机的故障初始时刻的角速度和功角。


3.根据权利要求2所述的孤岛暂态稳定性确定方法，其特征在于，所述将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，具体包括：
将所述状态向量解析式转化至COI坐标系，获得孤岛中每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式为：
其中，和分别为孤岛a中第i台发电机在COI坐标系下的角速度和功角，ωCOI和δCOI分别表示参考角速度和参考功角。


4.根据权利要求3所述的孤岛暂态稳定性确定方法，其特征在于，所述基于每台发电机的状态向量解析式和COI坐标系下的状态向量解析式，计算使孤岛稳定的临界能量，具体包括：
计算孤岛的暂态势能函数达到极大值点时的每台发电机的功角组成逸出点向量；
将所述逸出点向量作为初始的稳态向量；
将所述稳态向量输入稳态公式计算孤岛a中每台发电机的稳态值；
其中，ΔPia表示孤岛a中的第i台发电机的稳态值，表示孤岛a中的第i台发电机的惯性时间常数，TJCOI表示参考惯性时间常数，和分别表示孤岛a中的第i台发电机和第j台发电机的电动势，和分别表示稳态向量中的孤岛a中的第i台和第j台发电机的功角，和分别表示孤岛a中的第i台发电机与第j台发电机的收缩导纳的实部和虚部，n表示孤岛a中发电机的数量；
判断每台所述发电机的稳态值是否均小于稳态值阈值，得到判断结果；
若所述判断结果表示否，则调整所述稳态向量，返回步骤“将所述稳态向量输入稳态公式计算孤岛a中每台发电机的稳态值”；
若所述判断结果表示是，则根据所述稳态向量利用公式计算孤岛的临界能量；
其中，Vcr表示孤岛的临界能量，和分别表示稳态向量中的第i台发电机和第j台发电机的在COI坐标系下的功角，和分别表示第i台发电机和第j台发电机的稳定平衡点的功角，表示势能计算的中间变量。


5.根据权利要求4所述的孤岛暂态稳定性确定方法，其特征在于，所述基于每台发电机的COI坐标系下的状态向量解析式，利用孤岛的暂态能量函数，计算孤岛的暂态能量，具体包括：
利用孤岛的暂态能量函数计算孤岛的暂态能量；
其中，Va表示孤岛的暂态能量，表示孤岛的暂态动能，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增平，王彤，相禹维，张岩，迟忠君，张玉佳，马慧远，邵文君，孟颖，时伯年，秦红霞，张璇，
申请(专利权)人：华北电力大学，北京四方继保工程技术有限公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11