一種基于系統(tǒng)慣量中心變換的多機暫態(tài)穩(wěn)定判定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力技術領域，設及大電網(wǎng)嚴重故障下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判斷方法，具 體設及一種基于系統(tǒng)慣量中屯、變換的簡化多機暫態(tài)穩(wěn)定判定方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國電網(wǎng)的規(guī)模日益擴大，到2011年底，除臺灣外，我國全 國聯(lián)網(wǎng)的格局已經(jīng)形成。并且目前我國正在建設世界上電壓等級最高規(guī)模最大的交直流混 聯(lián)電力系統(tǒng)，電網(wǎng)形態(tài)日趨復雜，運行方式多變。電網(wǎng)規(guī)模的擴大，系統(tǒng)元件越來越復雜，影 響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的因素越來越多，嚴重時局部故障甚至影響整個電網(wǎng)。近些年，國 內外不斷發(fā)生大規(guī)模的停電事故，該些停電事故造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。電力 系統(tǒng)規(guī)劃，設計，運行等工作都要進行大量的暫態(tài)穩(wěn)定分析。暫態(tài)穩(wěn)定分析是暫態(tài)穩(wěn)定控制 的基礎，是電力系統(tǒng)安全運行的重要方面。
[0003] 電力系統(tǒng)是一個復雜的非線性系統(tǒng)，電力系統(tǒng)計算是求解一組代數(shù)方程或聯(lián)解代 數(shù)方程與微分方程，但是隨著系統(tǒng)的越發(fā)復雜，規(guī)模越發(fā)龐大，求解該樣的方程是非常困難 的。目前最常用的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法有時域分析法，直接法，擴展等面積法，隨著能量管理 單元（Phasor Measurement Unit,PMU)和廣域測量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System, WAM巧的發(fā)展，也出現(xiàn)了不少基于此的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法。該些分析方法都有其優(yōu)勢和各自 的缺點。例如時域仿真法，對于給定的時間，通過常微分方程的數(shù)值解判斷系統(tǒng)是否失穩(wěn)， 可靠但是計算速度慢，不能給出穩(wěn)定裕度。
[0004]【文獻1】提供了一種利用5 -?相平面判斷系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法，方法直觀但是 進行多機暫穩(wěn)判斷時需要正確分群?！疚墨I2】在此基礎上提出了利用電壓相角差的高階倒 數(shù)組成的相平面判斷暫態(tài)穩(wěn)定的方法，所需數(shù)據(jù)測量方便，更加適合實際分析，但是不能適 應多機系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定判斷需求。【文獻3】通過系統(tǒng)慣量中屯、，將多機系統(tǒng)的運動映射到 了一維坐標軸的運動，并在此基礎上提出了實用的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判斷方法，簡化了前面 的分析方法但是需要同時觀測二個變量。
[0005] 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判別是電力系統(tǒng)安全控制的基礎，尋找快速準確可靠的判別 方法具有重要的實際意義。
[0006] [文獻 1] Liancheng Wang，Adly A. Girgis. A new method for power system transient instability detection[J]. IEEE Transaction on Power Delivery，1997， 12(3) : 1082-1088.
[0007] [文獻 2化i C，LiuY,Gardner M R. Transient stability analysis with phase plane of high-order derivatives of angle dynamics[C]. T&D Conference and Exposition,2014IE邸 PES，2014:1-5.
[000引[文獻引孫聞，房大中，薛振宇（SUN Wen，F(xiàn)ANG Dazhong，X肥aienyu).電力系統(tǒng) 在線暫態(tài)穩(wěn)定分析方法（A Method for On-Line Analysis of Power System Transient St油ility)[J].電網(wǎng)技術（Power System Technology) ,2009, 33 (14): 16-20.

【發(fā)明內容】

[0009] 為了解決上述的技術問題，本發(fā)明提供了一種快速準確可靠的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定 方法。
[0010] 本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于系統(tǒng)慣量中屯、變換的多機暫態(tài)穩(wěn)定判定方 法，其特征在于，包括W下步驟：
[0011] 步驟1;構建所研究的電力系統(tǒng)的網(wǎng)架結構圖，對正常運行工況下潮流計算所需 參數(shù)進行賦值；
[0012] 步驟2 ;對正常運行狀態(tài)下的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡進行潮流計算；
[0013] 步驟3 ;確定系統(tǒng)發(fā)生的故障類型、發(fā)生故障的支路位置及故障時間；在潮流計算 的基礎上，得到系統(tǒng)中n臺發(fā)電機功角S i(i = 1…n)的變化情況；
[0014] 步驟4;由各發(fā)電機的慣性時間常數(shù)Mi(i = 1…n)和功角Si(i = l'''n)，求得
【主權項】
1. 一種基于系統(tǒng)慣量中心變換的多機暫態(tài)穩(wěn)定判定方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1 :構建所研宄的電力系統(tǒng)的網(wǎng)架結構圖，對正常運行工況下潮流計算所需參數(shù) 進行賦值； 步驟2 :對正常運行狀態(tài)下的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡進行潮流計算； 步驟3 :確定系統(tǒng)發(fā)生的故障類型、發(fā)生故障的支路位置及故障時間；在潮流計算的基 礎上，得到系統(tǒng)中η臺發(fā)電機功角δ = 1…η)的變化情況； 步驟4 :由各發(fā)電機的慣性時間常數(shù)Mi (i = 1…η)和功角δ i (i = 1…η)，求得
;繼而求出慣量中心坐標下的θ?:θ i= δ廠3。。1; 步驟5 :定義
，R是Θ i的歐幾里得范數(shù)海臺發(fā)電機運動，導致發(fā)電機相對 系統(tǒng)慣量中心（COI)的功角隨之變化，進而R能反映系統(tǒng)的運動情況；每一個包含本 臺發(fā)電機對系統(tǒng)其它所有發(fā)電機的相對功角，若系統(tǒng)失穩(wěn)，必然至少存在二臺發(fā)電機使它 們之間相對功角趨于無窮大，則此時R(t) c?，反之亦成立；R反應了系統(tǒng)中發(fā)電機機 組功角擺開程度，是發(fā)電機機組暫態(tài)運動的體現(xiàn)； 步驟6 :對R求一階導數(shù)V，并記錄其變化曲線；若V在大于零時不存在極小值，則判斷 系統(tǒng)未發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)，若V在大于零時出現(xiàn)了極小值，則判定系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于系統(tǒng)慣量中心變換的多機暫態(tài)穩(wěn)定判定方法，本發(fā)明首先將故障后的系統(tǒng)的各參數(shù)映射到慣量中心坐標下，然后求解角半徑等相關參數(shù)，利用本文提出的暫態(tài)穩(wěn)定判斷方法，做出相關一維曲線，并判斷曲線是否出現(xiàn)極小值，從而診斷系統(tǒng)是否在該故障下出現(xiàn)了暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象。上述過程，方便簡單，判斷結果準確有效。
【IPC分類】G01R31-08
【公開號】CN104749491
【申請?zhí)枴緾N201510195280
【發(fā)明人】王佳麗, 廖清芬, 岑炳成
【申請人】武漢大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月22日