电力系统N-1校验中小干扰稳定的快速估算

摘要

N-1小干扰稳定性校验能够对因需要或是故障造成某一电网元件退出运行时系统的稳定性进行评估，它既可进行离线计算，用于电力网络的规划；同时也可进行在线分析，为系统的实时调度提供指导。传统的N-1小干扰稳定校验中每开断一电网元件后都需要重新计算系统的小干扰稳定性，而对于大规模系统，需要反复计算系统的关键特征值，计算量很大，因此不易满足在线计算对快速性的要求。
　　 本文以灵敏度分析为基础，尝试了一种支路开断后特征值的快速估算方法，能够有效判定系统的N-1小干扰稳定性。特征值灵敏度能够定量地提供系统参数或传递函数发生改变时对特征值影响的程度和趋势，广泛应用于电力系统中控制器参数的设计、选址以及发电功率的重新调配等方面，并取得很好的应用效果。一般特征值灵敏度的计算过程复杂且耗时长，而文中采用插入式建模技术(PMT)，可以灵活地建立系统模型，得到系统的状态矩阵。且程序具有良好的移植性和扩展性，并能够充分利用稀疏技术，可以方便快速地计算特征值对系统参数的灵敏度。所提算法将表征系统稳定性的特征值表达为支路参数的非线性函数，并按泰勒级数展开，保留到二阶项，得到特征值的快速估算算式。根据算式可近似计算任一支路开断后系统的特征值，从而判定系统的小干扰稳定性。该算法能够通过一次特征值灵敏度的完整计算得到N-1校验所需的N组特征值，避免了N-1校验中特征值的反复求解，大幅度缩短了计算时间。特征值求解的计算量主要在于计算特征值对支路参数一、二阶灵敏度的计算量，引入了支路导纳系数作为支路参数，以特征值对导纳系数的灵敏度代替对实际导纳的灵敏度，进一步减少了计算用时。该方法的模型存在三阶及其以上项的截断误差，可将所提估算方法与准确计算方法相结合，选择特征值的估算变化量为评判指标，将变化量较大的支路纳入准确计算的支路子集，然后准确求解子集中支路开断后的特征值。通过两个系统的试算分析表明，该方法计算速度快，且随着系统规模的增大，所提方法在计算速度上的优势也将更加明显。