一种快速求取联络线暂态稳定极限传输功率的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于联络线暂态稳定极限传输功率的计算方法，该方法通过计算得到的事故后静态稳定极限传输功率和联络线故障冲击功率，仅需一步即可得出暂态稳定极限传输功率。该算法具有与时域仿真法相同的模型适用性以及直接法所具有的稳定裕度量化性，精度较高且操作便捷。该方法可以作为暂态稳定极限传输功率的估算值，在离线计算特别是在线应用中存在广泛的适用空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，提出了一种通过事故后静态稳定极限传输功率和故障 冲击功率快速求取联络线暂态稳定极限传输功率的方法。
技术介绍
暂态稳定传输功率极限是衡量电力系统稳定性的重要指标，在电力系统暂态稳定 分析和安全控制分析中，常常需要计算这一系统临界参数。对暂态稳定极限传输功率的估 计和判断，是安排电力系统运行方式，把握系统暂态稳定能力的一个重要依据，它的获得有 利于为系统安全经济调度和预防控制提供极有价值的信息。目前，求取联络线暂态稳定传输功率极限的方法主要有四类时域仿真法、基于 Lyapunov稳定性理论的直接法、EEAC法、轨迹分析法。时域仿真法能采用各个元件准确的 数学模型，可以方便的计及各种调节器(如励磁调节器，调速器等)对系统暂稳的作用，因 此具有较高的精度和较好的数值稳定性；缺点是在稳定极限分析中需通过反复仿真逼近稳 定极限，因而计算耗时，且不能进行稳定性指标分析。直接法能够快速的对系统的稳定性进行定量分析，并可用于在线计算，但是该方 法存在系统模型适应性差、能量裕度求取计算量大等缺点。基于静态EEAC(SEEAC)计算发 电机的极限出力虽然在快速性上有了很大的进步，但它仅适用于二时段的故障场景，另外 当群内发电机同调性差时，也会严重影响它的精度。集成EEAC(IEEAC)计算发电机暂态稳 定极限出力的方法，可以处理任何多群多摆模式，而且能够适用于多时段的故障场景，但是 在速度方面还有待于改进。轨迹分析法虽然有效的提高了用数值仿真程序求取发电机暂稳极限功率的效率， 但由于该方法必须通过依据轨迹分析法编制的“暂稳输出分析程序”才能完成，所以也会略 显繁琐。暂态稳定极限传输功率作为电力系统安全分析的重要内容，长期应用于离线的计 算分析，但由于传统的离线计算方法只能计算假想的或一些典型的断面，而实际的运行方 式具有不确定性，故用离线计算结果指导实际运行存在失配问题。所以对于大电网来说，研 究快速求取区域之间的联络断面暂态稳定极限传输功率的方法尤为重要。
技术实现思路
本专利技术基于联络线暂态稳定极限传输功率、故障冲击功率以及事故后剩余联络线 的静态稳定极限传输功率之间的关系，利用相对好求取的事故后静态稳定极限传输功率以 及故障冲击功率来估算联络线暂态稳定极限传输功率。该算法具有与时域仿真法相同的模 型适用性以及直接法所具有的稳定裕度量化性，精度较高且操作便捷。该方法可以用作暂 稳极限传输功率的初估，在离线计算特别是在线应用中存在广泛的适用空间。依据本专利技术的一种用于快速求取联络线暂态稳定极限传输功率的计算方法，该方 法基于联络线暂态稳定极限传输功率、故障后剩余联络线的功率冲击量以及事故后剩余联络线的静态稳定极限传输功率之间的关系，利用事故后静态稳定极限传输功率以及故障冲 击功率来估算联络线暂态稳定极限传输功率。本专利技术的方法的基本步骤包括1)通过实用算法计算互联电网事故后互联系统的静态稳定极限传输功率Pj,该实 用算法是利用时域仿真程序，首先做对于暂稳极限约束故障的模拟，在故障平息后逐步增 加送端机组的功率，相应地减少受端机组的功率直至系统发生非周期性失步，此时输电断 面的最大传输功率即为事故后静态稳定极限传输功率；2)使用时域仿真程序对该系统进行发生暂态稳定极限约束故障的模拟，从仿真曲 线中读出联络线振荡功率的峰值Pf和事故后稳态功率Pw并通过下列公式计算出叠加在薄 弱断面上的冲击功率Δ P。； Δ P。随联络线初始输电功率P。的变化而变化，且在P。过大或者 过小时有一定程度的差别，在联络线初始功率P。处于非极端的位置时计算的ΔΡ。具有更好 的适应性；APc = Pf-Pw;3)基于下列公式计算系统的暂态稳定极限传输功率Ρζ，该公式是通过分析联络线 暂态稳定极限传输功率、故障后剩余联络线的功率冲击量以及事故后剩余联络线的静态稳 定极限传输功率之间的关系推导得出的Pz = Pj-Δ Pc。其中，上述公式是基于联络线暂态稳定极限传输功率、故障后剩余联络线的功率 冲击量以及事故后剩余联络线的静态稳定极限传输功率之间的关系推导得出的；联络线的暂态稳定极限传输功率取决于电网事故后运行方式的静态稳定极限和 叠加在联络线上的故障冲击功率事故后静态稳定极限越高、暂态稳定极限也相应越高； 冲击越大，暂态稳定极限越低。本专利技术的方法的有效性验证方法为通过对单厂送出系统和区域互联系统使用权 利要求1-3所述的方法进行计算，并使用传统的时域仿真法进行仿真对比和分析，其误差 保持在10%的合理范围内，则进一步验证了根据所提方法计算暂态稳定极限传输功率具有 的快速性和准确性。图1为两个区域互联电网的简单接线图，两台等值发电机分别表示送端等值系统 和受端等值系统，送受端系统之间的两台变压器和两条联络线表示为两系统之间的等值输 电线路，在该系统中认为励磁足够强能够维持等值发电机的机端电压恒定，因此两者之间 的交换功率可表示为=(2)Zl2 v ‘其中Z12 = R12+X12 =、+ZL+ZT2为两区域电网之间的等效阻抗，a12 = arctg(R12A12) 为等效阻抗相角，S两台等值发电机之间的相位差。由公式(2)可以得到该系统的最大交换功率，即静态稳定极限为Pzj =(3)ZnPzj表征了系统固有的最大输送能力，与系统电压水平(U” U2)和等效阻抗Z12有关。而一般关心的是系统承受较大扰动事故冲击的能力，因此引入电力系统事放后静态稳定极限 其中U/和U2'为事故后系统电压，Z12‘为事故后系统等效阻抗。如图2所示为事故前后发电机功率-功角特性曲线。当在电力系统某些节点发生扰动时，必然产生一定的功率冲击，导致系统内发电 机的机械功率和电磁功率之间的不平衡，将引起一个暂态过程。在暂态期间，冲击功率是由 各发电机按照不同的准则分配的，如果这些准则在发电机群之间有着显著的不同，则随着 每一次冲击的发生，各机群间就有振荡的功率摇摆，它反映从冲击的最初分担到稳态时达 到的最终调整这一转变过程。这些功率摇摆在这些发电机群之间的联络线上表现为功率振 荡，如图3所示。图3给出了图1所示互联的两个区域电网之间的一回联络线发生三相永久性短路 故障保护动作后另一回联络线上功率的振荡摇摆曲线。在图中需要关注几个比较重要的功 率量事故后稳态功率Pw、故障后联络线的功率头摆冲击量△ P。和事故后系统的静态稳定 极限功率Pp为分析方便，本文假定事故后静态稳定极限功率h基本上保持不变。而实际 上随着时间的推移和联络线功率的增大，发电机内电抗的逐渐变大和系统电压的降低，事 故后静态稳定极限h也是在随之变小，即系统的稳定裕度APyd也在随之变小。因此？」保 持不变的假定会使对APyd的估算偏于乐观。APyd = Pj-(Pw+Δ Pc) (5)当稳定裕度APyd = 0时，系统达到临界失稳条件，对应的联络线功率Pz为暂态稳 定极限。这种结论是基于如图2所示的发电机功角达到δ =90°时系统达到临界稳定的 假设条件。但在实际电力系统中系统达到临界稳定的时候发电机功角δ要大于90°，因此 上述结论对APyd的估算会偏干保守。综合上面的分析以及后文的仿真结果可知两种假设条件对计算结果造成的误差 会有一定的抵消作用。从公式(5)可导出联络线的暂态稳定极限传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于快速求取联络线暂态稳定极限传输功率的计算方法，该方法基于联络线暂态稳定极限传输功率、故障后剩余联络线的功率冲击量以及事故后剩余联络线的静态稳定极限传输功率之间的关系，利用事故后静态稳定极限传输功率以及故障冲击功率来估算联络线暂态稳定极限传输功率。

【技术特征摘要】
1.一种用于快速求取联络线暂态稳定极限传输功率的计算方法，该方法基于联络线暂 态稳定极限传输功率、故障后剩余联络线的功率冲击量以及事故后剩余联络线的静态稳定 极限传输功率之间的关系，利用事故后静态稳定极限传输功率以及故障冲击功率来估算联 络线暂态稳定极限传输功率。2.如权利要求1所述的联络线暂态稳定极限传输功率计算方法，其特征在于该方法的 基本步骤包括1)通过实用算法计算互联电网事故后互联系统的静态稳定极限传输功率Pj,该实用算 法是利用时域仿真程序，首先做对于暂稳极限约束故障的模拟，在故障平息后逐步增加送 端机组的功率，相应地减少受端机组的功率直至系统发生非周期性失步，此时输电断面的 最大传输功率即为事故后静态稳定极限传输功率；2)使用时域仿真程序对该系统进行发生暂态稳定极限约束故障的模拟，从仿真曲线中 读出联络线振荡功率的峰值Pf和事故后稳态功率Pw并通过下列公式计算出叠加在薄弱断 面上的冲击功率Δ P。； Δ P。随联络线初始输电功率P。的变化而变化，且在P。过大或者过小 时有一定程度的差别，在联络线初始功率P。处于非极端的位置时计算的ΔΡ。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文朝，李岳，赵兵，张艳萍，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]