次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別 方法。
【背景技術】
[0002] 遠距離交流串聯(lián)補償輸電工程已經大量投運，使次同步振蕩成為威脅我國電網安 全的重要因素之一。如伊敏、綏中、上都、寶日希勒、盤南、錦界、托克托、神木、府谷以及陽城 等眾多大型火電廠都通過串聯(lián)補償輸電線路接入系統(tǒng)，均存在較嚴重的次同步振蕩威脅。
[0003] 面對復雜的大規(guī)模電力系統(tǒng)，建立全系統(tǒng)詳細電磁暫態(tài)模型進行實際工程研宄， 無疑是理論上最為精確的方法。但是，大規(guī)模的電磁暫態(tài)仿真不僅在時間消耗上難以忍受， 而且小步長的迭代誤差積累也會使仿真結果失去參考價值。
[0004] 與低頻振蕩不同，次同步諧振僅在部分電力系統(tǒng)中傳播，次同步諧振動態(tài)并不涉 及全部電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)模型，允許在合適范圍內獲得滿足工程精度需要的電磁暫態(tài)模 型。在合理范圍之外的電網區(qū)域對次同步振蕩的影響可以忽略，為尋找合理的實際系統(tǒng)建 模邊界提供了可行性依據。
[0005]據已有的參考文獻《comparisonofSSRCalculationandTest1^811]^8》和《一 種適用于次同步諧振研宄的電力系統(tǒng)外網等值方法》均是通過逐步擴展建模規(guī)模，通過比 較不同規(guī)模的頻率阻抗曲線間的誤差來確定實際系統(tǒng)的建模邊界。通過逐步擴展規(guī)模建模 尋找次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界不僅使建模的效率下降，而且每次宄竟擴展多大的建模 規(guī)模也沒有具體的做法以及計算指標，一般根據資深工程師的經驗判斷具體的擴展規(guī)模， 這將會造成選取實際系統(tǒng)次同步諧振建模邊界不準確。
[0006] 傳統(tǒng)的電壓源模型是在同步頻率條件下，將外部網絡等值為等值阻抗形式，此等 值阻抗只能保證在同步頻率條件下實際系統(tǒng)的阻抗與等值后的阻抗值相等，在其它頻率條 件下，等值后的阻抗值與原等值部分網絡的阻抗值不相等。若等值部分網絡中的電力原件 參與實際系統(tǒng)的次同步諧振作用較強，會嚴重影響次同步諧振分析結果，選取的實際系統(tǒng) 次同步諧振建模邊界不合理。
[0007]目前，還沒有一種指標可以直接計算出實際系統(tǒng)中每個電力原件對實際系統(tǒng)次同 步諧振作用的強弱，也沒有一種直接的方法可以一次性判斷出實際系統(tǒng)次同步諧振建模邊 界。

【發(fā)明內容】

[0008] 為了克服現(xiàn)有技術不能直接計算出實際系統(tǒng)中每個電力原件對實際系統(tǒng)次同步 諧振作用的強弱以及不能直接一次性判斷出實際系統(tǒng)次同步諧振建模邊界的不足。本發(fā)明 指出了一種次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，通過定義的電力原件的次同步諧振頻 率靈敏度因子和電力原件的阻抗靈敏度因子，確定具體的實際系統(tǒng)次同步諧振邊界，提高 了識別次同步諧振邊界準確性以及建模的效率。
[0009] 本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)，包括以下步驟：
[0010] 步驟1 :在系統(tǒng)研宄機組節(jié)點分別向系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入頻率區(qū)間為[0, 120] Hz，間隔為0. 0001Hz的單位電流，其它系統(tǒng)節(jié)點的注入電流為0,計算研宄機組節(jié)點處的驅 動點阻抗：Z〇) =R〇)+jX〇) =U，其中：= 2 31f為角頻率；Z〇)表示注入的單位 電流頻率為《時，在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去的等值阻抗；X(u)為驅動點等值電抗值， 表示注入的單位電流頻率為《時，在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去的等值電抗；R(?)為驅 動點等值電阻值，表示注入的單位電流頻率為《時，在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去的等值 電阻。搜索X(u)的值等于〇時對應的注入電流頻率及驅動點等值電阻值，此頻率即為系 統(tǒng)驅動點阻抗的次同步自然諧振頻率
[0011] 所述的節(jié)點電壓方程是丨6)丨其中/(?)丨表示系統(tǒng)的導納矩陣；[「丨ffll表示 系統(tǒng)的節(jié)點電壓向量；/(?丨表示注入節(jié)點的頻率電流向量。通常寫成：
[0012]
[0013] 其中下標n為實際糸狁的節(jié)點稱虧。
【主權項】
1. 次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :在系統(tǒng)研宄機組節(jié)點分別向系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入頻率區(qū)間為[0，120]Hz，間 隔為0. 0001Hz的單位電流，其它系統(tǒng)節(jié)點的注入電流為0,計算研宄機組節(jié)點處的驅動點 阻抗：Z〇) =R〇)+jX〇) =U; 其中：0 = 2jrf為角頻率；Z(c〇)表示注入的單位電流頻率為《時，在研宄機組節(jié)點 向系統(tǒng)看進去的等值阻抗；X(?)為驅動點等值電抗值，表示注入的單位電流頻率為《時， 在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去的等值電抗；R(?)為驅動點等值電阻值，表示注入的單位 電流頻率為《時，在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去的等值電阻；搜索X(c〇)的值等于0時對 應的注入電流頻率及驅動點等值電阻值，此頻率即為系統(tǒng)驅動點阻抗的次同步自然諧振頻 率《 r; 步驟2 :當在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入角頻率為的單位電流，其它系 統(tǒng)節(jié)點的注入電流為〇,研宄機組節(jié)點處的驅動點阻抗可表示為：％) = a〇)+jXr.i(wr,a〇) =Ur.i； 其中：a)表不注入的單位電流頻率為％時，在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去 的等值阻抗；Xuaj為驅動點等值電抗值，表示注入的單位電流頻率為時，在研宄 機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去的等值電抗，其值為〇 ;&.i( %)為驅動點等值電阻值，表示注入 的單位電流頻率為時，在研宄機組節(jié)點向系統(tǒng)看進去的等值電阻；Uu為系統(tǒng)研宄機組 節(jié)點的節(jié)點電壓值；％為類似輸電線路電阻、電抗的電力原件參數(shù)； 步驟3:計算靈敏度因子
其中L表示電力原件對次同步自然諧振頻率的靈敏度因子；代表實際系統(tǒng)第i個電力 元件參與形成實際系統(tǒng)驅動點阻抗的自然諧振頻率的程度； 步驟4:計算靈敏度因子12
其中12表示電力原件對自然諧振頻率處的驅動點等值電阻的靈敏度因子；代表實際系 統(tǒng)第i個電力元件參與形成自然諧振頻率處驅動點等值電阻Ru(c^，％)的程度； 步驟5 :依據系統(tǒng)各電力原件的靈敏度因子^、、值，將系統(tǒng)中的各電力元件分為三類： 其中具有相對較大靈敏度因子Ip12值的電力元件為第一類電力元件，主要構成系統(tǒng)的研 宄區(qū)域；具有相對較小靈敏度因子Ii、I2值的電力元件為第二類電力元件，主要構成系統(tǒng)等 值阻抗；具有非常小靈敏度因子Ii、I2值的電力元件為第三類電力元件，也構成實際系統(tǒng)的 等值阻抗，但可以根據等值解耦環(huán)網的需要適當忽略； 步驟6 :將第一類電力元件組成的研宄區(qū)域向外部擴展1個節(jié)點，確定實際系統(tǒng)的次同 步諧振建模區(qū)域及建模邊界； 步驟7 :依據系統(tǒng)外部網絡的實際情況確定具體需要忽略第三類電力原件，將外部網 絡解耦為幾個區(qū)域，在次同步諧振建模邊界點處將這幾個區(qū)域等值為電壓源模型，并保留 次同步諧振建模區(qū)域內的所有負荷模型，形成最終的次同步諧振研宄用模型。
2. 根據權利要求1所述的次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，其特征在于：步驟 1中所述的節(jié)點電壓方程是丨其中/(ffi丨表示系統(tǒng)的導納矩陣表示系統(tǒng)的 節(jié)點電壓向量；丨(?丨表示注入節(jié)點的頻率電流向量，通常寫成：
其中下標n為實際系統(tǒng)的節(jié)點標號。
3. 根據權利要求1所述的次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，其特征在于：步驟3
其中：Xu.x(c^，％+Aa)表示在系統(tǒng)研宄機組節(jié)點向實際系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入角頻 率為的單位電流，其它系統(tǒng)節(jié)點的注入電流為〇時，實際系統(tǒng)的第i個電力原件的電抗 參數(shù)值增大Aa后，計算得到的研宄機組節(jié)點處驅動點等值電抗值；%+Aa)表 示在系統(tǒng)研宄機組節(jié)點向實際系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入角頻率為的單位電流，其它系統(tǒng) 節(jié)點的注入電流為〇時，實際系統(tǒng)的第i個電力原件的電阻參數(shù)值增大△a后，計算得到的 研宄機組節(jié)點處驅動點等值電抗值；Aa的具體值人為設定，一般取值很小；Ii(?，A?， %)表示在系統(tǒng)研宄機組節(jié)點向實際系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入角頻率為的單位電 流，其它系統(tǒng)節(jié)點的注入電流為〇時，計算得到的研宄機組節(jié)點處驅動點處等值電抗值； A?的具體值人為設定，一般取值很小。
4. 根據權利要求1所述的次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，其特征在于：步驟4
其中：Ru.x(c^，％+Aa)表示在系統(tǒng)研宄機組節(jié)點向實際系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入角頻 率為的單位電流，其它系統(tǒng)節(jié)點的注入電流為〇時，實際系統(tǒng)的第i個電力原件電抗參 數(shù)值增大Aa后，計算得到的研宄機組節(jié)點處驅動點等值電阻值；艮iK(c^，ai+Aa)表示在 系統(tǒng)研宄機組節(jié)點向實際系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入角頻率為的單位電流，其它系統(tǒng)節(jié)點 的注入電流為〇時，實際系統(tǒng)的第i個電力原件電阻參數(shù)值增大△a后，計算得到的研宄機 組節(jié)點處驅動點等值電阻值；Aa的具體值人為設定，一般取值很?。?amp; ?，a(l)表 示在系統(tǒng)研宄機組節(jié)點向實際系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入角頻率為的單位電流，其它 系統(tǒng)節(jié)點的注入電流為〇時，計算得到的研宄機組節(jié)點處驅動點等值電阻值；△?的具體 值人為設定，一般取值很小。
5. 根據權利要求1所述的次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，其特征在于：步驟5 中所述的第一類電力元件參與實際系統(tǒng)次同步諧振作用最強；第二類電力元件參與實際系 統(tǒng)次同步諧振作用較弱；第三類電力元件參與實際系統(tǒng)次同步諧振作用最弱。
6. 根據權利要求1所述的次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，其特征在于：步驟7 中所述的依據實際系統(tǒng)外部網絡的實際情況確定具體需要忽略第三類電力原件是：根據實 際系統(tǒng)外部網絡的具體耦合情況，選取忽略部分第三類電力原件對外部電力網絡去耦合， 使實際系統(tǒng)外部網絡便于在邊界點處等值為電壓源模型。
7. 根據權利要求6所述的次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，其特征在于：所述 的實際系統(tǒng)外部網絡是指實際系統(tǒng)建模區(qū)域以外的網絡。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種次同步諧振實際系統(tǒng)建模邊界識別方法，包括以下步驟：在系統(tǒng)研究機組節(jié)點分別向系統(tǒng)節(jié)點電壓方程注入一定頻率范圍的單位電流，其它系統(tǒng)節(jié)點的注入電流為0，通過計算驅動點阻抗搜索系統(tǒng)驅動點阻抗的自然諧振頻率及該頻率下的驅動點等值電阻值。然后分別計算各電力原件靈敏度因子I1和I2；并將系統(tǒng)中的各電力元件分為三類，并將第一類電力元件組成的研究區(qū)域向外部擴展1個節(jié)點，確定實際系統(tǒng)的次同步諧振建模區(qū)域及建模邊界；通過定義的電力原件的次同步諧振頻率靈敏度因子和電力原件的阻抗靈敏度因子，確定具體的實際系統(tǒng)次同步諧振邊界，提高了識別次同步諧振邊界準確性以及建模的效率。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104573318
【申請?zhí)枴緾N201410719711
【發(fā)明人】陳武暉, 董德勇, 畢天姝
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月2日