[发明专利]一种电力系统动态等值方法

说明书

技术领域

本发明属于一种电力系统动态等值方法技术领域。 

背景技术

电力系统从十九世纪末发展至今，各地（甚至各国）的电力系统逐渐互联，使单个有电气联系的电力系统的规模越来越大，已形成人类历史上覆盖范围最广、规模最大的人造系统。这种电力系统间的互联，增加了电力系统运行的经济性和可靠性，但同时也增加了电力系统数字仿真的计算量和难度。由于计算机数字计算技术的限制，有些类型的电力系统数字仿真，如电力系统电磁暂态过程仿真至今还不能计算规模较大的系统，这样就只能将庞大的电力系统分成两部分，一部分为需详细研究的系统，简称为研究系统；另一部分为不需详细研究的系统，简称为外部系统。然后将外部系统用较简单的数学模型等效，等效的外部系统和内部系统组成一个完整的系统，以适应根据不同研究问题的特点所选用的分析工具（如，电力系统电磁暂态分析软件EMTP）的可计算网络规模。 

对外部电力系统进行动态等值的方法有很多，主要可分为同调等值法、模态等值法和辨识等值法三个系列，各有优缺点，没有一种等值法可以适应所有待研究的问题。本发明提出的动态等值法假设研究系统在受到大扰动后，外部系统中的各台发电机转速没有明显变化，仍能保持大扰动前系统稳态运行时的转速，适用于和外部系统容量相比研究系统容量较小时的电力系统暂态过程分析。 

发明内容

本发明提出一种电力系统动态等值方法，能处理当研究系统与外部系统有多条联络线的情况。该方法假设研究系统在受到大扰动后，外部系统中的各台发电机转速没有明显变化，仍能保持大扰动前系统稳态运行时的同步转速。根据电力系统扰动后暂态过程的物理规律，当研究系统与外部系统容量相差悬殊时，容量较小的研究系统中的扰动很难引起容量很大的外部系统中发电机的转速变化，所以当与外部系统容量相比研究系统容量较小时本方法所用假设是成立的。而研究系统与外部系统相比容量较小，符合绝大部分需进行外部系统等值研究案例的实际情况。 

一种电力系统动态等值方法，本发明步骤为， 

（1）将电力系统划定为内部系统和外部系统，在内部系统和外部系统间设置过渡系统，内部系统和过渡系统一起组成研究系统，即不被等值原样保留的系统；研究系统与外部系统相交于边界节点； 

（2）确定边界节点：在内部系统设置短路点，从内部系统外联支路开始考察短路电流是否衰减；若衰减，则继续考察相临的外部支路，直至被考察支路短路电流不衰减，该支路端点即为外部系统边界节点；从内部系统边界节点到外部系统边界节点间是过渡系统； 

（3）在原系统模型上，对于每个边界节点，在研究系统内较靠近外部系统的两个节点分别设置三相 短路，记录每个节点分别短路时边界节点的电压相量，即模与相位，相位的参考节点为短路前潮流的平衡节点和由外部系统注入该边界节点的有功功率、无功功率； 

（4）外部系统中既有向内部系统提供功率的电源也有从内部系统获取电能的负荷，将外部系统等值为发电机与负荷的集合：发电机等值采用电流源与导纳G_G+jB_G并联的方式，采用电流源模型的原因是在解方程时只需要求解线性方程，简化计算；负荷等值采用导纳G_L+jB_L的恒阻抗模型；发电机等值电流源、导纳G_G+jB_G与负荷等值G_L+jB_L为并联关系，外部系统与内部系统间的功率交换用P+jQ等值（参见发明专利申请书附图1）； 

由于外部系统等值模型中发电机内阻抗等值导纳G_G+jB_G与负荷等值导纳G_L+jB_L为并联关系，利用并联关系将其合并用导纳G+jB表示，此时即可在每个边界节点将外部系统相应部分等值为导纳与电流源的并联，外部系统与内部系统间的功率交换用P+jQ等值（参加发明专利申请书附图2）；由此得到如下方程，如式（1）所示：