电力系统同调发电机组参数聚合方法技术方案

本发明专利技术涉及电力系统动态等值参数聚合方法，属于电力系统动态等值技术领域，该方法通过加权法实现，包括：电网数据采集；同调发电机识别；同调发电机参数聚合；网络化简；最终得到等值系统的潮流和动态数据，经暂态稳定分析程序计算，将结果反馈给系统，以便识别系统动态安全与否，在动态不安全时进行预防控制。由本发明专利技术可得到等值发电机组及其调速与励磁系统的详细模型参数和负荷等值异步电动机的详细模型参数，不但能达到参数聚合的精度，同时极大的减少了计算时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统动态等值参数聚合方法，属于电力系统动态等值

技术介绍
在电力系统规划设计和实际运行中为保证输电可靠性需做大量的暂态过程仿真计算，以估计系统遭受扰动后的稳定性。为了提高输电的经济性和可靠性，现代电力系统越来越趋向于区域互联，从而大大增加了数字仿真的计算量。因此有必要对大电力系统进行动态等值。在动态等值中，完全系统分为研究系统和外部系统，由于动态研究主要是针对研究系统进行的，外部系统可在保证其对研究系统的动态影响不畸变的条件下，进行简化。图1所示的是动态等值系统的原理图在现代电力系统的各种动态等值方法中，基于发电机转子同摆的同调等值法是最基本的一种，主要用于暂态稳定分析，要求等值前后研究系统在大扰动下有接近的转子摇摆曲线，同时要求等值系统中的元件应为实际电力系统元件，以便直接用暂态稳定程序进行分析。它包括相关机群识别，网络化简和相关机群参数聚合三部分。所谓相关机群参数聚合，是要构造一台等值的发电机及其调节系统，使它在暂态稳定仿真的过程中，能很好的模拟一个相关机群中全部发电机及其调节系统的综合动态响应。在同调等值法的相关机群参数聚合中，常用的是频域聚合法。它是一种适用于发电机详细模型参数聚合的经典方法。相关发电机参数聚合的条件是具有相同的角速度ω和端电压VT。其目的是由原模型各个单元的特性来确定等值模型的特性。该方法分别考虑发电机转子动态方程，原动机和调速系统模型以及励磁系统模型。求解的基本思路是先选择一个在结构上与相关群中发电机相同的等值模型，然后调整其参数使该环节的频域传递函数和相关机群组的综合频域传递函数在离散的频域上以某种精度相近似。这种近似可以用离散频率域上两个传递函数之差的平方和最小来衡量。它在理论上是严谨的，但具有如下缺点聚合算法较复杂，对于大系统，等值时间较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种在能保证工程精度要求的前提下，极大减少计算时间和程序复杂度的电力系统同调发电机组参数聚合方法。本专利技术同时还提供一种基于同一种专利技术思路的异步电动机群参数聚合方法。本专利技术提出的电力系统同调发电机组参数聚合方法，用于电力系统能量管理系统(EMS)的动态安全分析中，其步骤如下 第一步从电力系统能量管理系统采集所需要的电力系统暂态稳定计算数据，并确定动态安全分析的预想事故集；第二步基于采集到的电网数据和预想事故集中的一个既定预想事故，将电力系统划分为研究系统和外部系统；第三步应用格纳姆矩阵法，对外部系统中的发电机进行相关识别，将外部系统分为若干个同调机群；第四步将同一相关群中的同调发电机合并为一台等值机，利用加权法对同调发电机及其调速与励磁系统的详细模型参数进行聚合，得到等值系统的动态数据；第五步进行电力网络化简和电力负荷等值聚合，得到等值系统的潮流数据和负荷数据；第六步将所得到的等值系统的网络数据，包括等值系统的潮流数据，动态数据和负荷数据，输出给暂态稳定计算程序；第七步暂态稳定计算程序利用等值系统的网络数据进行暂态稳定计算，得出既定预想事故下系统暂态稳定与否的结论，进而从暂态稳定分析预想事故集中选择下一个预想事故，返回第二步，从第二步到第七步形成一个内循环，直到对预想事故集中的全部预想事故都做过分析为止，如果预想事故集中的全部预想事故都不会造成暂态不稳定则说系统是动态安全的，过程结束；否则系统就是动态不安全的，需要进行预防性控制，再返回第一步。在上述的技术方案中，步骤三通过格纳姆矩阵法进行相关发电机的识别，对于不同的故障，发电机识别为不同的相关机群。在步骤四中利用加权法对发电机详细模型参数进行聚合时，可以将发电机详细模型分为五个部分，即发电机转子摇摆方程、发电机电磁回路、发电机励磁调节系统、电力系统稳定器以及原动机调速系统，分别进行参数聚合。本专利技术还提供一种基于同一种专利技术思想的电力系统异步电动机群参数聚合方法，用于配用中小型配电网络的电力系统负荷分析中，其步骤如下第一步将其中的异步电动机群合并成一台等值机；第二步利用加权法对每台异步电动机等值机参数进行聚合。由本专利技术提出的基于加权法的动态参数聚合方法，在发电机详细模型参数聚合中，具有与用频域法等值相同的优点即等值系统元件模型均为实际电力系统元件模型，可直接用于大规模系统暂态稳定分析的等值聚合，在仿真过程中，本专利技术在保证精度的基础上改善了频域拟合法因同调发电机聚合较复杂而导致的对大系统进行等值时间较长的缺陷，极大的减少了等值时间，具有很大的工程意义。此外，由于在相关机群的识别中采用了格纳姆矩阵法，当需要对一个偶然事故集中的多个故障进行分析时，只需在第一种故障情况下进行矩阵变换，后面的故障则不必进行，从而也大大节省了计算时间。附图说明图1是动态等值系统的原理图。图2是本专利技术所提出的基于加权法的动态参数聚合方法的流程图。图3是IEEE-1型励磁调节系统框图。图4是IEEE39节点系统结构图。图5是IEEE39节点系统采用本专利技术提出的参数聚合法得到的仿真图像与原系统仿真图像的比较图。具体实施例方式下面接合附图及实施例，对本专利技术作详细说明。本专利技术提出的第一种方法是通过加权法来实现的一种电力系统同调发电机组参数聚合方法，它将用于电力系统能量管理系统(EMS)的动态安全分析中，如图2所示，以IEEE39节点系统为实施例，详细说明如下第一步从EMS采集所需要的电力系统暂态稳定计算数据，并确定动态安全分析的预想事故集；对于本实施例，可以直接输入IEEE39节点系统的数据，对于实际电力系统需要连接电网控制中心中的EMS系统以获取必要的电网数据。第二步基于采集到的电网数据和预想事故集中的一个既定预想事故，将电力系统划分为研究系统和外部系统；第三步应用格纳姆矩阵法，对外部系统中的发电机进行相关识别，将外部系统分为若干个同调机群，同时，找出对系统暂态稳定性影响较小的负荷母线作为消去的负荷母线；对于如图4所示的IEEE39节点系统，选取故障为0.5s时在26-29线路发生三相短路，在0.58s时切除故障，可以划分为三组相关机群(G2，G3；G4，G6，G7；G8，G10)。同时，将对系统影响比较小的1-10号负荷母线消去。第四步同一相关群中的同调发电机合并为一台等值机，利用加权法对同调发电机及其调速与励磁系详细模型参数进行聚合；将发电机详细模型分为五个部分，即发电机转子摇摆方程、发电机电磁回路、发电机励磁调节系统、电力系统稳定器以及原动机调速系统分别进行参数聚合；第五步进行电力网络化简和电力负荷等值聚合，得到等值系统的潮流数据和负荷数据，此时加权法也可用于负荷异步电动机聚合中；第六步将所得到的等值系统的网络数据(包括全部等值机及其调节器参数、潮流数据和等值负荷参数)输出给暂态稳定计算程序；第七步暂态稳定计算程序利用等值系统的网络数据进行暂态稳定计算，得出既定预想事故下系统暂态稳定与否的结论。进而从暂态稳定分析预想事故集中选择下一个预想事故集，返回第二步，第二步到第七步形成一个内循环，直到对预想事故集中的全部预想事故都做过分析(即都走过这一循环)为止，如果预想事故集中的全部预想事故都不会造成暂态不稳定则说系统是动态安全的，过程结束；否则系统就是动态不安全的，需要进行预防性控制，再返回第一步。对于同调等值法的正确性可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统同调发电机组参数聚合方法，用于电力系统能量管理系统的动态安全分析中，其步骤如下：第一步：从电力系统能量管理系统采集所需要的电力系统暂态稳定计算数据，并确定动态安全分析的预想事故集；第二步：基于采集到的电网数据和预 想事故集中的一个既定预想事故，将电力系统划分为研究系统和外部系统；第三步：应用格纳姆矩阵法，对外部系统中的发电机进行相关识别，将外部系统分为若干个同调机群；第四步：将同一相关群中的同调发电机合并为一台等值机，利用加权法对同调 发电机及其调速与励磁系统的详细模型参数进行聚合，得到等值系统的动态数据；第五步：进行电力网络化简和电力负荷等值聚合，得到等值系统的潮流数据和负荷数据；第六步：将所得到的等值系统的网络数据，包括等值系统的潮流数据，动态数据和负 荷数据，输出给暂态稳定计算程序；第七步：暂态稳定计算程序利用等值系统的网络数据进行暂态稳定计算，得出既定预想事故下系统暂态稳定与否的结论，进而从暂态稳定分析预想事故集中选择下一个预想事故，返回第二步，从第二步到第七步形成一个内循环， 直到对预想事故集中的全部预想事故都做过分析为止，如果预想事故集中的全部预想事故都不会造成暂态不稳定则说系统是动态安全的，过程结束；否则系统就是动态不安全的，需要进行预防性控制，再返回第一步。...

【技术特征摘要】
1.一种电力系统同调发电机组参数聚合方法，用于电力系统能量管理系统的动态安全分析中，其步骤如下第一步从电力系统能量管理系统采集所需要的电力系统暂态稳定计算数据，并确定动态安全分析的预想事故集；第二步基于采集到的电网数据和预想事故集中的一个既定预想事故，将电力系统划分为研究系统和外部系统；第三步应用格纳姆矩阵法，对外部系统中的发电机进行相关识别，将外部系统分为若干个同调机群；第四步将同一相关群中的同调发电机合并为一台等值机，利用加权法对同调发电机及其调速与励磁系统的详细模型参数进行聚合，得到等值系统的动态数据；第五步进行电力网络化简和电力负荷等值聚合，得到等值系统的潮流数据和负荷数据；第六步将所得到的等值系统的网络数据，包括等值系统的潮流数据，动态数据和负荷数据，输出给暂态稳定计算程序；第七步暂态稳定计算程序利用等值系统的网络数据进行暂态稳定计算，得出既定预想事故下系统暂态稳定与否的结论，进而从暂态稳定分析预想事故集中选择下一个预想事...

【专利技术属性】
技术研发人员：余贻鑫，胡杰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]