[发明专利]一种不对称故障情况下稳定裕度的快速评估方法

说明书

本发明公开了一种在线稳定性分析的方法，针对系统暂态稳定性在线计算复杂、速度慢的问题，提出了一种功角近似聚合后分段线性化的方法，在线计算故障后系统的稳定裕度。首先通过正序等效定则计算不对称故障的附加阻抗，在考虑附加阻抗的情况下完成网络化简，得到消去除内电势节点以外所有节点的网络模型。在此基础上，将多机系统的相对加速度方程转换成等效单机无穷大功率母线系统方程形式。通过建立分段线性模型，求出发电机功角表达式和系统稳定裕度的解析表达式。对于稳定裕度表达式，可以直接根据计算出的故障切除角，快速判断系统的稳定程度。本发明至少具有计算速度快，准确性好的技术效果，最后通过仿真验证了本方法的有效性。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种电力系统暂态稳定性的评估方法。

背景技术

电力系统的暂态稳定性分析一直是电力系统研究内容的重要组成部分，受扰后的系统具有良好的暂态稳定性是电网长期运行的关键。随着高渗透率分布式发电技术的逐步发展，越来越多的新能源发电并入电网，电网中电源和负荷的随机波动给电网造成的冲击不断增大，含有多馈入直流系统的互联电网中，更容易发生振荡并引起暂态稳定问题。大规模的电网互联和电力电子器件的使用，使系统运行更加靠近稳定边界，故障后的波及范围更广，如果不能快速地清除故障保证系统运行在稳定状态，很可能使故障进一步扩大造成大停电事故。比如澳大利亚新能源占比很高的南部电网在2016年时因为恶劣天气的袭击，造成了50个小时的澳大利亚全南部停电，还有巴西大停电事故也是造成了大规模发电机脱网，致使巴西停电4个小时。可以看出暂态失稳事故是破坏电力系统稳定运行造成经济损失的首要原因，为了保证系统的稳定运行，亟待找出一种可以预先计算故障后系统稳定裕度的直接方法，快速有效地进行系统在线动态安全评估。

在分析暂态稳定时，常用的方法包括动态仿真法，直接法和人工智能算法。其中时域仿真算法已经相对成熟，并且通过仿真得到的曲线可以很直观第看出系统的稳定性。所以，目前电力系统暂态稳定性分析的主要方式仍然是“离线决策，在线控制”。但是，运行中电力系统的稳定性受很多因素影响，对于电网中发生的故障，故障类型，故障位置等信息均不能预先获得，这使得离线决策分析的针对性较差，会出现计算量庞大，控制效果不理想的情况。直接法和人工智能算法由于具有计算速度快，精度高等优点成为现今发展的主要方向。

近几年，由于WAMS的快速发展，全网的数据测量变得更加方便，进一步推进了“在线决策，实施匹配”的发展，也因此出现了很多新的方法。例如：数据挖掘稳定性分析法、基于WAMS的暂态能量函数法以及基于相轨迹凹凸性的暂态稳定性分析法等一系列方法。为了快速得到系统稳定裕度在线实现稳定性的分析和控制，本文提出一种根据故障类型、故障信息和故障位置的稳定裕度解析方法。

发明内容

本发明提供了一种在线稳定性分析的方法，目的在于针对故障后的系统，通过解析方法快速计算出系统的稳定裕度，判断系统稳定性。

为达到上述目的，本发明所述一种基于近似等值的多机暂态稳定裕度解析计算方法。本发明首先通过正序等效定则计算不对称故障的附加阻抗，在考虑附加阻抗的情况下完成网络化简，得到消去除内电势节点以外所有节点的网络模型。然后将多机的转子运动方程成单机无穷大母线系统的转子运动形式，通过sin(δ)的近似分段处理，求出等值的功角表达式和系统稳定裕度的解析表达式。对于得到的稳定裕度表达式，利用控制变量法分别分析故障持续时间和故障位置对稳定裕度的影响。与现有技术相比，本发明具有计算速度快，准确性好的技术效果。

附图说明

图1为稳定裕度计算流程；

图2为原理性分析的两机系统结构框图；

图3为拓展的四机系统机构框图；

图4为两机系统单相故障的故障位置-功角曲线；

图5为两机系统单相故障的故障位置-稳定裕度曲线；