[发明专利]基于动态安全域的特大型城市电网暂态稳定快速评估方法

权利要求书

1.一种基于动态安全域的特大型城市电网暂态稳定快速评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、根据特大型城市电网未来的可能运行方式，确定系统潜在的运行方式下的系统数据，形成电网潜在运行方式下的系统微分代数方程；

步骤2、根据大运行方式下的系统潮流断面，筛选重载线路、变电站，并补充大功率节点，求解故障前平衡点并形成大扰动预想事故集；

步骤3、排列组合电网的潜在运行方式和预想事故，生成暂态稳定性评估场景集后编号评估场景，并启动动态安全域评估；

步骤4、根据安全稳定导则和电网的实际运行经验，确定针对预想事故的应对措施和故障反应时间，搜索暂态稳定临界平衡点，并计算每一种暂态稳定性评估场景的动态安全域；

步骤5、在线评估系统在预想事故发生后的电网暂态稳定性并计算稳定裕度。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态安全域的特大型城市电网暂态稳定快速评估方法，其特征在于：所述步骤1的系统微分代数方程为：

0＝g₁(x，y)

式中：x为系统状态变量，包括平衡节点外所有发电机节点的功角、角速度和内电势；y为系统代数变量，包括平衡节点外所有发电机节点的交直流电流、负荷节点和联络节点的电压幅值与相角；f₁为事故前系统发电机节点的动态方程；g₁为事故前系统网络静态方程。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态安全域的特大型城市电网暂态稳定快速评估方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：

(1)对每种潜在运行方式开展系统正常运行情况下的潮流计算，其中潮流计算的时间断面选择系统的峰值负荷日、风光大发：

式中，ΔP＝ΔP(θ，U)和ΔQ＝ΔQ(θ，U)为节点不平衡有功和无功功率向量；θ和U表示网络节点相角向量和节点电压幅值向量，ΔP和ΔQ是θ和U的函数；H、N、M、L为实系数雅克比子阵；

(2)利用牛顿拉夫逊方法求解步骤2第(1)步中方程，可得到系统潮流计算结果，即各节点的电压幅值向量U和相角向量θ，进而可计算各节点的有功功率向量P和无功功率向量Q，即为系统故障前的平衡点(x₀,y₀)，把(x₀,y₀)中负载率大于70％的线路和变电站定义为重载，筛选重载线路、变电站节点为潜在的三相短路元素；

(3)补充潜在重要节点、元件，主要包括大容量机组、风光机组集中并网点、大容量变电站。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态安全域的特大型城市电网暂态稳定快速评估方法，其特征在于：所述步骤3的生成暂态稳定性评估场景集的具体方法为：把系统未来的运行方式和预想事故作为暂态稳定性场景集的两个维度，并结合特大型城市电网的实际运行状况，筛选可信评估场景集，得到评估场景。

5.根据权利要求1所述的一种基于动态安全域的特大型城市电网暂态稳定快速评估方法，其特征在于：所述步骤4的具体步骤包括：

(1)确定预想事故发生后的系统应对措施和反应时间；

(2)判断系统当前运行点是否满足暂态稳定性，如果满足，则该运行点作为初始运行点，如果不满足，则选择电网当前运行方式下系统历史运行数据中满足暂态稳定性的运行点作为初始点，然后确定该运行方式下工程角度所关心的关键节点，以每个节点的有功功率增大方向作为临界平衡点的搜索方向，逐步做暂态稳定性校验，直至首次发现暂态稳定性破坏的点，即为该方向的临界平衡点，在确定关键节点时，可根据系统的运行经验指定，也可以人为指定部分节点或者把所有的节点均作为关键节点；

(3)根据实用动态安全域边界计算方法求解各预想事故对应的动态安全域，并得到每个预想事故对应的一组动态安全域超平面边界，超平面边界的描述公式如下式所示：

式中，α_i为动态安全域超平面系数；P_i为功率注入空间上，保证暂态稳定的临界有功注入；

(4)动态安全域可由描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的超平面和描述暂态稳定性临界点的超平面围成。

6.根据权利要求5所述的一种基于动态安全域的特大型城市电网暂态稳定快速评估方法，其特征在于：所述步骤5的具体步骤包括：

(1)将某一注入代入步骤4第(3)步中的超平面边界的描述公式左边并判断其结果是大于1还是小于1即可确定系统安全与否；

(2)借助动态安全域各超平面边界法向量，计算系统运行点到动态安全域所有超平面边界的距离，并把所有距离中的最小值作为当前系统运行点的稳定裕度：

D＝{d₁,d₂,d₃……}

k＝min(D)

式中，d_i为功率注入空间上，系统运行点到第i个超平面边界的距离；k为系统的暂态稳定裕度。