电力系统暂态功角稳定裕度计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统暂态功角稳定裕度计算方法及系统，包括确定扰动后各仿真时点对应的电网能量平衡支点；针对各时点，以能量平衡支点为边界将同步发电机划分为两个同步发电机集，根据两个同步发电机集中发电机转子惯量中心角，确定同步发电机集的领前或滞后属性；根据领前发电机集与滞后发电机集的转子惯量中心角之差，确定稳定裕度计算的时段及子时段；根据各子时段内所有时点同步发电机转子惯量中心频率、同步发电机转动惯量及频率和时点数，计算各子时段对应的暂态功角稳定裕度，取其中最小值作为扰动后电网的暂态功角稳定裕度。同时公开了相应的系统。本发明专利技术为不同运行状态下不同扰动后电力系统暂态功角稳定量化评估提供了依据。化评估提供了依据。化评估提供了依据。

【技术实现步骤摘要】
电力系统暂态功角稳定裕度计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种电力系统暂态功角稳定裕度计算方法及系统，属于电力系统稳定分析


技术介绍

[0002]基于扩展等面积准则的电力系统暂态功角稳定裕度计算方法已在工程中得到应用，该方法通过互补群惯量中心
‑
相对运动变换，将扰动后电力系统中所有同步发电机运行轨迹映射为一系列时变单机无穷大系统(OMIB)的映象轨迹，再基于OMIB的功率
‑
角度曲线，通过计算动能加速面积、动能减速面积确定各OMIB映象的稳定裕度，将其中稳定裕度最小值作为扰动后电力系统的暂态功角稳定裕度。该方法基于暂态全过程对同步发电机进行分群，没有区分暂态过程中各时点同步发电机分群不同对暂态功角稳定性影响的差异。此外，针对稳定的映象轨迹，该方法需要基于假设外推等值发电机的电磁功率
‑
角度曲线和机械功率
‑
角度曲线，以潜在的动能减少面积作为扰动后电力系统的暂态功角稳定裕度。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：在电力系统暂态功角稳定裕度计算过程中，如何在暂态过程中各仿真时点对同步发电机进行动态分群，基于电网中同步发电机保持同步运行的本质特征直接计算扰动后电力系统的暂态功角稳定裕度。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]第一方面，提供一种电力系统暂态功角稳定裕度计算方法，包括：
[0006]针对预设电网运行状态，确定预设扰动后各仿真时点对应的电网能量平衡支点；
[0007]针对各仿真时点，以电网能量平衡支点为边界将同步发电机划分为两个同步发电机集，获得各仿真时点对应的两个同步发电机集；
[0008]针对各仿真时点，计算两个同步发电机集中发电机转子惯量中心角，将其中转子惯量中心角大的同步发电机集定义为领前同步发电机集，将转子惯量中心角小的同步发电机集定义为滞后同步发电机集；
[0009]根据各仿真时点领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段及子时段；
[0010]根据电网暂态功角稳定裕度计算时段内每个仿真时点电网中同步发电机的转动惯量和频率，计算各仿真时点电网中同步发电机的转子惯量中心频率；
[0011]根据电网暂态功角稳定裕度计算各子时段内所有仿真时点电网中同步发电机的转子惯量中心频率、同步发电机转动惯量及频率和仿真时点数，计算该子时段对应的电网暂态功角稳定裕度；
[0012]取各子时段对应的电网暂态功角稳定裕度中的最小值作为扰动后电网的暂态功角稳定裕度。
[0013]在一些实施例中，针对预设电网运行状态，确定预设扰动后各仿真时点对应的电
网能量平衡支点，包括：
[0014]针对预设电网运行状态进行预设扰动的时域仿真，获得预设扰动后各仿真时点对应的用于网络方程计算的导纳矩阵；
[0015]针对各仿真时点对应的用于网络方程计算的导纳矩阵，分别通过静态网络等值将电网等值为满足设定条件的3节点5支路网络，其中节点包括两个等值电源节点和1个等值负荷节点，网路支路包括3个节点的对地支路和两个等值电源节点与等值负荷节点之间的支路，所述设定条件为两个等值电源节点注入到等值负荷节点的电流相等；
[0016]针对各仿真时点，分别通过静态网络等值过程的回溯，确定等值负荷节点在等值前电网中的位置，将该位置作为电网的能量平衡支点。
[0017]针对各仿真时点，计算两个同步发电机集中同步发电机转子惯量中心角，将其中转子惯量中心角大的同步发电机集定义为领前同步发电机集，将转子惯量中心角小的同步发电机集定义为滞后同步发电机集，包括：
[0018][0019][0020]式中，A
i
、B
i
分别为第i仿真时点对应的两个同步发电机集，分别为A
i
、B
i
中同步发电机第i仿真时点的转子惯量中心角，M
i.a
、δ
i.a
分别为A
i
中同步发电机a第i仿真时点的转动惯量和内电势相角，M
i.b
、δ
i.b
分别为B
i
中同步发电机b第i仿真时点的转动惯量和内电势相角。
[0021]在一些实施例中，根据各仿真时点领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段及子时段，包括：
[0022]若第i个仿真时点对应的A
i
为领前同步发电机集，则将第i个仿真时点对应的领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差δ
i
设置为否则，将第i个仿真时点对应的领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差δ
i
设置为
[0023]针对由各仿真时点δ
i
组成的时序数据，若其中至少有一个数据大于等于δ
s
，则将其中数据所对应序号的最小值记录为I
e
，并将在I
e
之前且与I
e
最邻近的极值点对应的序号记录为I
s
，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段对应的起始序号、结束序号分别为I
s
和I
e
，子时段为1个，子时段对应的起始序号、结束序号分别为I
s
和I
e
，否则，将极值点数记为M，按极值点对应的序号由小到大的顺序对极值点进行排序，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段对应的起始序号、结束序号分别为1和第M个极值点对应的序号，子时段为M个，第1个子时段对应的起始序号、结束序号分别为1和第1个极值点对应的序号，第2个子时段对应的起始序号、结束序号分别为第1个极值点对应的序号和第2个极值点对应的序号，以此类推，第M个子时段对应的起始序号、结束序号分别为第(M
‑
1)个极值点对应的序号和第M个极值点
对应的序号；
[0024]其中，δ
s
为设定参数。
[0025]在一些实施例中，根据电网暂态功角稳定裕度计算时段内每个仿真时点电网中同步发电机的转动惯量和频率，计算各仿真时点电网中同步发电机的转子惯量中心频率，包括：
[0026][0027]式中，ω
j.k
为电网暂态功角稳定裕度计算时段的第j个子时段内第k个仿真时点对应的电网中同步发电机的转子惯量中心频率，G为电网中同步发电机全集，M
j.k.g
、ω
j.k.g
分别为电网暂态功角稳定裕度计算时段的第j个子时段内第k个仿真时点对应的G中同步发电机g的转动惯量和频率。
[0028]在一些实施例中，根据电网暂态功角稳定裕度计算各子时段内所有仿真时点电网中同步发电机的转子惯量中心频率、同步发电机转动惯量及频率和仿真时点数，计算该子时段对应的电网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电力系统暂态功角稳定裕度计算方法，其特征在于，包括：针对预设电网运行状态，确定预设扰动后各仿真时点对应的电网能量平衡支点；针对各仿真时点，以电网能量平衡支点为边界将同步发电机划分为两个同步发电机集，获得各仿真时点对应的两个同步发电机集；针对各仿真时点，计算两个同步发电机集中发电机转子惯量中心角，将其中转子惯量中心角大的同步发电机集定义为领前同步发电机集，将转子惯量中心角小的同步发电机集定义为滞后同步发电机集；根据各仿真时点领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段及子时段；根据电网暂态功角稳定裕度计算时段内每个仿真时点电网中同步发电机的转动惯量和频率，计算各仿真时点电网中同步发电机的转子惯量中心频率；根据电网暂态功角稳定裕度计算各子时段内所有仿真时点电网中同步发电机的转子惯量中心频率、同步发电机转动惯量及频率和仿真时点数，计算该子时段对应的电网暂态功角稳定裕度；取各子时段对应的电网暂态功角稳定裕度中的最小值作为扰动后电网的暂态功角稳定裕度。2.根据权利要求1所述的电力系统暂态功角稳定裕度计算方法，其特征在于：针对预设电网运行状态，确定预设扰动后各仿真时点对应的电网能量平衡支点，包括：针对预设电网运行状态进行预设扰动的时域仿真，获得预设扰动后各仿真时点对应的用于网络方程计算的导纳矩阵；针对各仿真时点对应的用于网络方程计算的导纳矩阵，分别通过静态网络等值将电网等值为满足设定条件的3节点5支路网络，其中节点包括两个等值电源节点和1个等值负荷节点，网路支路包括3个节点的对地支路和两个等值电源节点与等值负荷节点之间的支路，所述设定条件为两个等值电源节点注入到等值负荷节点的电流相等；针对各仿真时点，分别通过静态网络等值过程的回溯，确定等值负荷节点在等值前电网中的位置，将该位置作为电网的能量平衡支点。3.根据权利要求1所述的电力系统暂态功角稳定裕度计算方法，其特征在于：针对各仿真时点，计算两个同步发电机集中同步发电机转子惯量中心角，将其中转子惯量中心角大的同步发电机集定义为领前同步发电机集，将转子惯量中心角小的同步发电机集定义为滞后同步发电机集，包括：后同步发电机集，包括：式中，A
i
、B
i
分别为第i仿真时点对应的两个同步发电机集，分别为A
i
、B
i
中同步发电机第i仿真时点的转子惯量中心角，M
i.a
、δ
i.a
分别为A
i
中同步发电机a第i仿真时点的
转动惯量和内电势相角，M
i.b
、δ
i.b
分别为B
i
中同步发电机b第i仿真时点的转动惯量和内电势相角。4.根据权利要求1和3所述的电力系统暂态功角稳定裕度计算方法，其特征在于：根据各仿真时点领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段及子时段，包括：若第i个仿真时点对应的A
i
为领前同步发电机集，则将第i个仿真时点对应的领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差δ
i
设置为否则，将第i个仿真时点对应的领前同步发电机集与滞后同步发电机集的转子惯量中心角之差δ
i
设置为针对由各仿真时点δ
i
组成的时序数据，若其中至少有一个数据大于等于δ
s
，则将其中数据所对应序号的最小值记录为I
e
，并将在I
e
之前且与I
e
最邻近的极值点对应的序号记录为I
s
，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段对应的起始序号、结束序号分别为I
s
和I
e
，子时段为1个，子时段对应的起始序号、结束序号分别为I
s
和I
e
，否则，将极值点数记为M，按极值点对应的序号由小到大的顺序对极值点进行排序，确定电网暂态功角稳定裕度计算的时段对应的起始序号、结束序号分别为1和第M个极值点对应的序号，子时段为M个，第1个子时段对应的起始序号、结束序号分别为1和第1个极值点对应的序号，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泰山，鲍颜红，任先成，吴峰，张金龙，姜薇，杨可昕，杜翔飞，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：