【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统暂态稳定性识别，尤其涉及一种基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法。
技术介绍
1、随着同步相量测量装置在我国电网的普遍增装以及广域量测系统的广泛部署，使在线实时监测电网动态成为了现实，其对暂态稳定性分析及其紧急控制具有重要意义。基于响应信息的暂态稳定性分析与控制依靠的是实时测量响应数据，不受运行时刻网络的结构、系统参数和模型影响，能够减轻暂态稳定性判别对仿真模型和事前设想运行方式的依赖，有望助力实现“实时决策，实时控制”，提高稳定判断结果的正确性与紧急控制策略的适应性。
2、发电机响应信息如角频率、端口电流蕴含着重要的能够反映电力系统暂态稳定性水平的关键特征信息，为了摆脱传统暂态稳定判别方法受网络结构和运行方式的变化影响严重、不易求解或计算量大以及难以满足暂态稳定判别的实时性的要求等问题，构建一种基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法。实时量测电力系统受扰到大扰动后发电机的端口电流和角频率，通过理论推导，从机理上挖掘两响应电气量之间的关联关系，建立发电机电流与角频率之间的函数关系；根据电流与角频率的关联关系，绘制电流与角频率关系曲线，并对关系曲线的特性进行分析，从中提取暂态功角稳定和暂态功角失稳的差异关键特征；利用系统在稳定和失稳时电流与角频率关系曲线关键特征来判别电力系统的暂态稳定态势，从而构建一种基于电流与角频率关系曲线的电力系统暂态功角稳定和失稳判据，能够准确、快速地辨别出电力系统暂态功角稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的
2、为实现上述目的，本专利技术的一种基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法的具体技术方案如下：
3、1)发电机电流与角频率关联关系的建立
4、在经典二阶模型单机无穷大系统中，不计及阻尼，其发电机转子运动方程表示为：
5、
6、式中，δω为角频率偏差；δ为功角；m为惯性系数；pm为发电机机械功率；pe为发电机电磁功率。
7、以发电机转子运动方程为基础进行理论推导，将电流量引入转子运动方程中，探究发电机电流与角频率的关联关系。对发电机电流进行简单处理，将发电机电流看作为由负荷电流和故障后附加电流两部分组成：
8、
9、将分量形式的电流量代入电磁功率表达式中，得到电磁功率的分量形式，进而得到电流表示的电磁功率：
10、
11、
12、式中，qe为发电机无功功率；p0为正常运行时的电磁功率；j为复数的虚数单位；real表示取实部；和e分别为发电机内电势向量和幅值；θg为和的角度差。
13、由式(1)可知，角频率偏差与发电机电磁功率的关系：
14、
15、由式(5)可得关于δω的通解表达式：
16、
17、故障初始时刻发电机的角频率偏差δω＝0，忽略发电机机械功率的变化，则始终有pm＝p0，结合式(4)和(6)可得关于δω的特解表达式：
18、
19、将式(2)代入式(7)可以得到电流与角频率偏差的关联关系表达式：
20、
21、由于电流和角频率在发电机暂态过程中是实时变化的，为探究系统受到大扰动后电流和角频率所蕴含的暂态稳定信息并得到电流和角频率实时变化规律，需要对角频率偏差进行简单的处理。由式(9)可知，额定角频率ω0所在项为0，故角频率偏差的变化率可以用角频率本身的变化率来表示：
22、
23、则得到电流与角频率变化率的关联关系：
24、
25、由此，不仅建立了发电机电流与角频率偏差的关联关系，还建立了电流与角频率变化率的关联关系，通过对公式的分析可知角频率的变化趋势由电流差值符号和cosθg符号共同决定，这样，就将发电机电流的变化与角频率的变化联系起来，为电流与角频率关系曲线的关联特性分析提供良好的理论依据。
26、2)发电机电流与角频率关系曲线的特性分析
27、暂态过程中发电机的响应信息通常蕴含着丰富的暂态稳定信息，能够反映电力系统在受到大扰动后的暂态稳定态势。利用广域量测技术提取系统中发电机电流和角频率的实时数据，绘制电流与角频率的关系曲线，当系统稳定时，关系曲线表现出“收敛”态势；当系统失稳时，关系曲线表现出崩溃的“发散”态势。这表明关系曲线与系统暂态稳定性紧密关联，其中包含着表明电力系统暂态稳定与否的关键信息。进一步分析可知，无论系统稳定还是系统失稳，关系曲线均会在较短的时间内出现角频率拐点，期间角频率的变化是先减小后增大的，在经过该角频率拐点后，关系曲线的收敛和发散特性逐渐表现出来。同时，该角频率拐点附近的电流在稳定和失稳时总是表现出明显的差异，即系统稳定时角频率拐点附近的电流持续减小，系统失稳时角频率拐点附近的电流持续增大。
28、结合发电机功角特性曲线分析，在稳定平衡点附近cosθg＞0，角频率减小的过程中，有
29、经过角频率拐点后出现角频率增大的过程，有
30、可知，整个过程电流随着角频率的变化呈现电流持续减小的特性；
31、在不稳定平衡点附近cosθg＜0，角频率减小的过程，有经过角频率拐点后角频率增大的过程，有整个过程电流随着角频率的变化持续增大。
32、利用系统在稳定和失稳时电流与角频率关系曲线存在的显著差异来判别电力系统的暂态稳定态势，进而将电力系统暂态功角稳定的判别过程简化为关系曲线稳定和失稳关键特征监测和辨识的过程。
33、3)基于发电机电流与角频率关系曲线的电力系统暂态功角稳定性判据的提出
34、通过识别发电机电流与角频率关系曲线中系统稳定和失稳关键特征，迅速定位角频率拐点，并计算角频率拐点附近的电流变化率，根据正负号判断角频率拐点附近电流的变化趋势，构建一种基于发电机电流与角频率关系曲线的电力系统暂态功角稳定和失稳判据：
35、i)系统稳定
36、
37、ii)系统失稳
38、
39、式中，t时刻量测的角频率为ω(t)；t-τ时刻量测的角频率为ω(t-τ)，t+τ时刻量测的角频率为ω(t+τ)
40、本专利技术的一种基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法具有以下优点：该方法以实时量测的发电机电流和角频率作为暂态稳定分析的关键电气量，通过理论推导建立两电气量间的关联关系，绘制电流与角频率关系曲线直观清晰地反映电力系统暂态稳定态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法，其特征在于，所述步骤S2中：
3.根据权利要求1所述的基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于响应关系曲线的电力系统暂态稳定...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘铖，蔡国伟，李守超，张宇驰，杨浩，孙正龙，罗远翔，刘闯，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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