电力系统暂态安全稳定模式中元件参与因子识别方法

摘要

一种电力系统暂态安全稳定模式中元件参与因子识别方法针对暂态安全稳定模式中的发电机和母线，识别其参与因子，为电力系统运行方式调整、输电极限计算和控制决策优化等提供更为具体的量化分析与决策支持。本方法依据扩展等面积准则(EEAC)给出的暂态功角稳定量化信息，基于每台发电机的加速动能或减速动能之间的比例关系，识别暂态功角稳定模式中发电机的参与因子；依据暂态电压安全稳定量化分析方法给出的暂态电压安全稳定量化信息，基于每个母线电压安全稳定裕度之间的比例关系，识别母线的参与因子；依据暂态频率安全量化分析方法给出的暂态频率安全量化信息，基于每个母线或发电机频率安全裕度之间的比例关系，识别母线或发电机的参与因子。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明提出了基于暂态安全稳定量化分析理论和方法，针对暂态安全稳定模式中发电机和母线，识别其参与因子的方法。

背景技术

电力系统暂态安全稳定包括暂态功角稳定、暂态电压安全稳定和暂态频率安全稳定三方面，其中暂态电压安全稳定包括暂态电压跌落安全性和考虑感应电动机负荷稳定的暂态电压稳定性，暂态频率安全性是指暂态频率偏移安全性。采用已经建立和提出的量化分析理论和方法能够获得预想故障下电网的安全稳定裕度和模式，其中暂态功角稳定模式为发电机分群和摆次，暂态电压安全稳定模式为母线集，暂态频率安全模式为母线和发电机集。依据这些量化信息可为电力系统运行方式调整、输电极限计算和控制决策优化等提供指导，若能进一步给出安全稳定模式中元件的参与因子，则能提供更为具体高效的量化分析与决策支持。

发明内容

本发明的目的是：给出暂态安全稳定模式中元件的参与因子，量化安全稳定模式中各个元件对安全稳定的影响程度，可为电力系统运行方式调整、输电极限计算和控制决策优化等提供更为具体高效的量化分析与决策支持。

本发明基于暂态安全稳定量化分析理论和方法，针对安全稳定模式中发电机和母线，提出了识别其参与因子的方法。具体地说，本发明是采取以下技术方案来实现的，包括下列步骤：

1)预想故障的时域仿真计算：根据电力系统运行方式及相应的模型与参数，针对预想故障，采用时域仿真方法进行预想故障下的电力系统运行轨迹的计算；

2)暂态安全稳定量化评估：建立在预想故障的时域仿真计算的基础上，采用EEAC分析得到暂态功角稳定量化信息，包括发电机分群(临界机群和余下群)、裕度和摆次等；采用暂态电压安全稳定量化分析得到暂态电压安全稳定量化信息，包括暂态电压安全稳定监视母线及其裕度；采用暂态频率安全量化分析得到暂态频率安全量化信息，包括暂态频率安全监视母线、发电机及其裕度；

3)元件参与因子识别：

对于暂态功角稳定发电机分群模式中发电机参与因子的识别，若暂态功角稳定裕度小于0，对于临界群发电机，计算受扰轨迹经过动态鞍点(DSP)时临界群中各台发电机的加速动能，以临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把临界群中各台发电机的加速动能与该基准值的比值作为各台发电机的参与因子；对于余下群发电机，计算受扰轨迹经过DSP时余下群中各台发电机的减速动能，同样以临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把余下群中各台发电机的减速动能与该基准值的比值的相反数作为各台发电机的参与因子；若暂态功角稳定裕度大于等于0，对于临界群发电机，首先要确定受扰轨迹在稳定模式中给出的摆次中临界群等值发电机的加速动能达到最大值的时刻，以该时刻临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把临界群中各台发电机该时刻的加速动能与该基准值的比值作为各台发电机的参与因子；对于余下群发电机，同样以该时刻临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把余下群中各台发电机该时刻的减速动能与该基准值的比值的相反数作为各台发电机的参与因子；

对于暂态电压安全稳定模式中母线参与因子的识别，从监视母线中找到母线暂态电压安全稳定裕度的最小值η_v.min(暂态电压安全稳定裕度范围是[-100，+100]，裕度大于0，表示暂态电压是安全稳定的，裕度小于0，表示暂态电压是不安全稳定的，裕度等于0，表示暂态电压是临界安全稳定的，裕度值越大，安全稳定程度越高)，以(100-η_v.min)为基准，把母线i的暂态电压安全稳定裕度记为η_v.i，则以(100-η_v.i)/(100-η_v.min)作为母线i的参与因子；

对于暂态频率安全模式中母线和发电机参与因子的识别，从监视母线和发电机中找到母线和发电机暂态频率安全裕度的最小值η_f.min(暂态频率安全裕度范围是[-100，+100]，裕度大于0，表示暂态频率是安全的，裕度小于0，表示暂态频率是不安全的，裕度等于0，表示暂态频率是临界安全的，裕度值越大，安全程度越高)，以(100-η_f.min)为基准，把母线或发电机i的暂态频率安全裕度记为η_f.i，则以(100-η_f.i)/(100-η_f.min)作为母线或发电机i的参与因子。

本发明的有益效果如下：本发明基于暂态安全稳定量化分析理论和方法，针对安全稳定模式，分别给出了暂态功角稳定发电机分群模式中各台发电机的参与因子、暂态电压安全稳定模式中各个母线的参与因子、暂态频率安全模式中各个母线和各台发电机的参与因子的识别方法，使得暂态安全稳定量化信息更加细化，依据这些量化信息可为电力系统运行方式调整、输电极限计算和控制决策优化等提供更为具体高效的量化分析决策支持。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图1，对本发明方法进行详细描述。

图1中步骤1描述的是预想故障的时域仿真计算，即根据电力系统运行方式及相应的模型与参数，针对预想故障，采用时域仿真方法进行预想故障下的电力系统运行轨迹的计算；

图1中步骤2描述的是基于预想故障时域仿真计算的暂态安全稳定量化评估，包括3个可并列运行的模块，分别进行暂态功角、电压和频率安全稳定的量化评估，即采用EEAC分析得到暂态功角稳定量化信息，包括发电机分群(临界机群和余下群)、裕度和摆次等；采用暂态电压安全稳定量化分析得到暂态电压安全稳定量化信息，包括暂态电压安全稳定监视母线及其裕度；采用暂态频率安全量化分析得到暂态频率安全量化信息，包括暂态频率安全监视母线、发电机及其裕度；

图1中步骤3描述的是暂态安全稳定模式中元件参与因子识别，包括3个可并列运行模块，分别用于识别暂态功角、电压和频率安全稳定模式中元件的参与因子；

对于暂态功角稳定发电机分群模式中发电机参与因子的识别，若暂态功角稳定裕度小于0，对于临界群发电机，计算受扰轨迹经过动态鞍点(DSP)时临界群中各台发电机的加速动能，以临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把临界群中各台发电机的加速动能与该基准值的比值作为各台发电机的参与因子；对于余下群发电机，计算受扰轨迹经过DSP时余下群中各台发电机的减速动能，同样以临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把余下群中各台发电机的减速动能与该基准值的比值的相反数作为各台发电机的参与因子；若暂态功角稳定裕度大于等于0，对于临界群发电机，首先要确定受扰轨迹在稳定模式中给出的摆次中临界群等值发电机的加速动能达到最大值的时刻，以该时刻临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把临界群中各台发电机该时刻的加速动能与该基准值的比值作为各台发电机的参与因子；对于余下群发电机，同样以该时刻临界群中发电机加速动能的最大值作为基准，把余下群中各台发电机该时刻的减速动能与该基准值的比值的相反数作为各台发电机的参与因子；

对于暂态电压安全稳定模式中母线参与因子的识别，从监视母线中找到母线暂态电压安全稳定裕度的最小值η_v.min(暂态电压安全稳定裕度范围是[-100，+100]，裕度大于0，表示暂态电压是安全稳定的，裕度小于0，表示暂态电压是不安全稳定的，裕度等于0，表示暂态电压是临界安全稳定的，裕度值越大，安全稳定程度越高)，以(100-η_v.min)为基准，把母线i的暂态电压安全稳定裕度记为η_v.i，则以(100-η_v.i)/(100-η_v.min)作为母线i的参与因子；

对于暂态频率安全模式中母线和发电机参与因子的识别，从监视母线和发电机中找到母线和发电机暂态频率安全裕度的最小值η_f.min(暂态频率安全裕度范围是[-100，+100]，裕度大于0，表示暂态频率是安全的，裕度小于0，表示暂态频率是不安全的，裕度等于0，表示暂态频率是临界安全的，裕度值越大，安全程度越高)，以(100-η_f.min)为基准，把母线或发电机i的暂态频率安全裕度记为η_f.i，则以(100-η_f.i)/(100-η_f.min)作为母线或发电机i的参与因子。总之，电力系统暂态安全稳定模式中元件参与因子识别方法基于电力系统暂态安全稳定量化分析理论和方法，分别对暂态功角稳定模式中临界群和余下群的发电机参与因子，暂态电压安全稳定模式中母线参与因子，以及暂态频率安全模式中母线和发电机参与因子进行识别，使得暂态安全稳定量化信息更加细化，依据这些量化信息可为电力系统运行方式调整、输电极限计算和控制决策优化等提供更为具体高效的量化分析决策支持。