專利名稱：根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法，應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性定量分析、穩(wěn)定控制以及電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度。

背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定供電對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會文明進(jìn)步至關(guān)重要。準(zhǔn)確地計(jì)算電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行極限特別是參數(shù)的極限值，制定適當(dāng)?shù)目刂茖Σ?，防止系統(tǒng)發(fā)生安全穩(wěn)定問題，是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行人員所面臨的重要任務(wù)之一。
現(xiàn)有對穩(wěn)定運(yùn)行極限的計(jì)算一方面受其所采用的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法的制約，或者采用反復(fù)迭代試算的方法，或者受所采用的模型制約需要兩次仿真結(jié)果進(jìn)行推算，而且不能充分利用系統(tǒng)的響應(yīng)軌跡。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種能充分反映參數(shù)對動態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，方法簡捷，應(yīng)用價(jià)值高的根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 一種根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法，其特征是它包括以下步驟 1.慣性中心坐標(biāo)系下系統(tǒng)模型 其中為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的加速功率， 為慣性中心的加速功率；n為發(fā)電機(jī)臺數(shù)， 為慣性中心的慣性時(shí)間常數(shù)， δi＝δsyn_i-δo為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的功角， 為慣性中心的功角， ωi＝ωsyn_i-ωo為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的角速度， 為慣性中心的角速度； 2.慣性中心坐標(biāo)下發(fā)電機(jī)單機(jī)能量函數(shù) 慣性中心坐標(biāo)系下的發(fā)電機(jī)的動能和勢能，分別為 3.基于單機(jī)能量函數(shù)的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定指標(biāo) 具有規(guī)范軌跡的發(fā)電機(jī)在其勢能第一次抵達(dá)最小值時(shí)刻為tai，在勢能第一次抵達(dá)最大值時(shí)刻為tbi，當(dāng)發(fā)電機(jī)勢能第一次達(dá)到最大值時(shí)，其穩(wěn)定指標(biāo)為 其中具有規(guī)范軌跡的發(fā)電機(jī)i的加速功率Pai，勢能VPEi，角速度ωi均為在慣性中心坐標(biāo)下的值； 4.穩(wěn)定指標(biāo)的靈敏度計(jì)算 1)、參考時(shí)刻關(guān)于參數(shù)的靈敏度 此時(shí)刻設(shè)為τ，τ既能夠表示極大值，也能夠表示極小值，用τ-表示τ-＜τ， 式(7)勢能達(dá)到最小值和最大值時(shí)刻關(guān)于參數(shù)的靈敏度的求解需要角速度、加速功率關(guān)于參數(shù)的軌跡靈敏度以及角速度、加速功率關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)； 2)、勢能關(guān)于參數(shù)的靈敏度 根據(jù)(6)式，發(fā)電機(jī)勢能關(guān)于參數(shù)的靈敏度為 3)、在勢能達(dá)到最大值時(shí)刻，加速功率關(guān)于參數(shù)的靈敏度 4)、穩(wěn)定指標(biāo)關(guān)于參數(shù)的靈敏度dSi/dα 5)、根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度求穩(wěn)定運(yùn)行的參數(shù)極限值αlmt 利用本發(fā)明的根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的極限值的求取，是基于軌跡分析法以及軌跡靈敏度，所求取的穩(wěn)定指標(biāo)關(guān)于參數(shù)的靈敏度，能充分反映參數(shù)對動態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，據(jù)此得到的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行極限值的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，方法簡捷；與以往的方法相比僅根據(jù)動態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)軌跡，不依賴于事先得到的穩(wěn)定邊界，模型適應(yīng)性強(qiáng)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。



圖1是單機(jī)無窮大系統(tǒng)示意圖。
圖2是發(fā)電機(jī)功角隨時(shí)間變化軌跡示意圖。
圖3是發(fā)電機(jī)角速度隨時(shí)間變化軌跡示意圖。
圖4是故障后發(fā)電機(jī)的加速功率變化軌跡示意圖。
圖5是故障后發(fā)電機(jī)的勢能變化軌跡示意圖。

具體實(shí)施例方式 一種根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法，它包括以下步驟 1.慣性中心坐標(biāo)系下系統(tǒng)模型 其中為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的加速功率， 為慣性中心的加速功率；n為發(fā)電機(jī)臺數(shù)， 為慣性中心的慣性時(shí)間常數(shù)， δi＝δsyn_i-δo為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的功角， 為慣性中心的功角， ωi＝ωsyn_i-ωo為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的角速度， 為慣性中心的角速度； 2.慣性中心坐標(biāo)下發(fā)電機(jī)單機(jī)能量函數(shù) 慣性中心坐標(biāo)系下的發(fā)電機(jī)的動能和勢能，分別為 3.基于單機(jī)能量函數(shù)的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定指標(biāo) 具有規(guī)范軌跡的發(fā)電機(jī)在其勢能第一次抵達(dá)最小值時(shí)刻為tai，在勢能第一次抵達(dá)最大值時(shí)刻為tbi，當(dāng)發(fā)電機(jī)勢能第一次達(dá)到最大值時(shí)，其穩(wěn)定指標(biāo)為 其中具有規(guī)范軌跡的發(fā)電機(jī)i的加速功率Pai，勢能VPEi，角速度ωi均為在慣性中心坐標(biāo)下的值； 4.穩(wěn)定指標(biāo)的靈敏度計(jì)算 1)、參考時(shí)刻關(guān)于參數(shù)的靈敏度 此時(shí)刻設(shè)為τ，τ既能夠表示極大值，也能夠表示極小值，用τ-表示τ-＜τ， 式(7)勢能達(dá)到最小值和最大值時(shí)刻關(guān)于參數(shù)的靈敏度的求解需要角速度、加速功率關(guān)于參數(shù)的軌跡靈敏度以及角速度、加速功率關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)； 2)、勢能關(guān)于參數(shù)的靈敏度 根據(jù)(6)式，發(fā)電機(jī)勢能關(guān)于參數(shù)的靈敏度為 3)、在勢能達(dá)到最大值時(shí)刻，加速功率關(guān)于參數(shù)的靈敏度 4)、穩(wěn)定指標(biāo)關(guān)于參數(shù)的靈敏度dSi/dα 5)、根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度求穩(wěn)定運(yùn)行的參數(shù)極限值αlmt 具體實(shí)例 對如圖1所示的單機(jī)無窮大系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)輸出功率為0.7p.u.，暫態(tài)電抗Xd1＝0.19，機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)是11.28秒，變壓器電抗Xt1＝0.13，Xt2＝0.108，線路電抗X1＝0.58，母線2發(fā)生三相短路，短路發(fā)生時(shí)刻是0.2秒，故障切除時(shí)刻是0.31秒，故障后切除線路。圖2、圖3所示為發(fā)電機(jī)的功角和角速度隨時(shí)間變化軌跡，圖4為故障后發(fā)電機(jī)的加速功率變化軌跡，圖5為故障后發(fā)電機(jī)的勢能變化軌跡。故障后tai＝0.069秒，故障后tbi＝0.487秒勢能達(dá)到最小值和最大值，勢能值為VPEi(tbi，tai)＝0.0885，關(guān)于故障切除時(shí)間的靈敏度為dVPE/dtcl＝1.2615。在勢能達(dá)到最大值時(shí)加速功率為Pa(tbi)＝-0.2642，關(guān)于故障切除時(shí)間的靈敏度為dPa(tbi)/dtcl＝-0.9886，穩(wěn)定指標(biāo)為Si＝2.9848，穩(wěn)定指標(biāo)關(guān)于故障切除時(shí)間的靈敏度為dSi/dtcl＝-31.3762。故障切除時(shí)間tcl＝0.11秒，計(jì)算得到故障極限切除時(shí)間為tcr＝0.2051秒，經(jīng)過多次仿真計(jì)算得到故障的極限切除時(shí)間為tcr＝0.207秒，采用穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算得到的極限切除時(shí)間有很好的精度。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法，其特征是它包括以下步驟
慣性中心坐標(biāo)系下系統(tǒng)模型
其中為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的加速功率，
為慣性中心的加速功率；n為發(fā)電機(jī)臺數(shù)，
為慣性中心的慣性時(shí)間常數(shù)，
δi＝δsyn_i-δo為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的功角，
為慣性中心的功角，
ωi＝ωsyn_i-ωo為發(fā)電機(jī)i相對于慣性中心的角速度，
為慣性中心的角速度；
慣性中心坐標(biāo)下發(fā)電機(jī)單機(jī)能量函數(shù)
慣性中心坐標(biāo)系下的發(fā)電機(jī)的動能和勢能，分別為
基于單機(jī)能量函數(shù)的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定指標(biāo)
具有規(guī)范軌跡的發(fā)電機(jī)在其勢能第一次抵達(dá)最小值時(shí)刻為tai，在勢能第一次抵達(dá)最大值時(shí)刻為tbi，當(dāng)發(fā)電機(jī)勢能第一次達(dá)到最大值時(shí)，其穩(wěn)定指標(biāo)為
其中具有規(guī)范軌跡的發(fā)電機(jī)i的加速功率Pai，勢能VPEi，角速度ωi均為在慣性中心坐標(biāo)下的值；
穩(wěn)定指標(biāo)的靈敏度計(jì)算
1)、參考時(shí)刻關(guān)于參數(shù)的靈敏度
此時(shí)刻設(shè)為τ，τ既能夠表示極大值，也能夠表示極小值，用τ-表示τ-＜τ，
式(7)勢能達(dá)到最小值和最大值時(shí)刻關(guān)于參數(shù)的靈敏度的求解需要角速度、加速功率關(guān)于參數(shù)的軌跡靈敏度以及角速度、加速功率關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；
2)、勢能關(guān)于參數(shù)的靈敏度
根據(jù)(6)式，發(fā)電機(jī)勢能關(guān)于參數(shù)的靈敏度為
3)、在勢能達(dá)到最大值時(shí)刻，加速功率關(guān)于參數(shù)的靈敏度
4)、穩(wěn)定指標(biāo)關(guān)于參數(shù)的靈敏度dSi/dα
5)、根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度求穩(wěn)定運(yùn)行的參數(shù)極限值αlmt
。
全文摘要
本發(fā)明是一種根據(jù)穩(wěn)定指標(biāo)靈敏度計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限值的方法，其特點(diǎn)是它包括以下步驟建立慣性中心坐標(biāo)系下系統(tǒng)模型；慣性中心坐標(biāo)下發(fā)電機(jī)單機(jī)能量函數(shù)；基于單機(jī)能量函數(shù)的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定指標(biāo)；穩(wěn)定指標(biāo)的靈敏度計(jì)算。利用本發(fā)明的方法對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的極限值的求取，是基于軌跡分析法以及軌跡靈敏度，所求取的穩(wěn)定指標(biāo)關(guān)于參數(shù)的靈敏度，能充分反映參數(shù)對動態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，據(jù)此得到的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行極限值的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，方法簡捷；與以往的方法相比僅根據(jù)動態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)軌跡，不依賴于事先得到的穩(wěn)定邊界，模型適應(yīng)性強(qiáng)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號H02J3/38GK101635465SQ200910067349
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者鋼 穆, 劉洪波, 軍 安, 嚴(yán)干貴 申請人:東北電力大學(xué)