[发明专利]一种基于面积法则的输电网暂态电压稳定的判定方法

摘要

本发明涉及一种基于面积法则的输电网暂态电压稳定的判定方法，属于电网稳定控制技术领域。本发明判定方法，首先根据扰动后负荷母线中电动机的有功功率变化计算电动机的加速面积和减速面积，通过比较加速面积与减速面积的大小，以及扰动后电动机有功功率与扰动前电动机有功功率的大小，快速判断该负荷母线是否发生暂态电压失稳。本发明判定方法，具有物理意义明晰、实现简单、判断准确等优点。本发明方法应用于输电网暂态电压稳定的在线实时监测和控制中，可以准确、快速判断扰动后负荷母线的暂态电压稳定性，为后续的校正控制提供有利条件。

主权项

1.一种基于面积法则的输电网暂态电压稳定的判定方法，其特征在于该方法包括以下各步骤： （1）利用离线负荷成份统计方法或在线负荷参数辨识方法，获取输电网负荷母线中恒阻抗负荷功率占输电网负荷母线总功率的比例K_Z； （2）分别测量输电网负荷母线的电压U、电流I和有功功率P； （3）当输电网达到运行稳态时，将输电网负荷母线的电压、电流和有功功率的三个测量值分别记为U₀、I₀和P₀； （4）计算运行稳态时输电网负荷母线中电动机的机械负载功率P_M0，P_M0＝P₀×(1-K_Z)； （5）实时测量输电网负荷母线电压，设定一个输电网负荷母线的电压阈值，将实时测量的输电网负荷母线电压与该阈值进行比较，若实时测量值小于阈值，则认定输电网发生故障，并进行步骤（6），若实时测量值大于或等于阈值，则继续实时测量； （6）连续测量输电网负荷母线的电压，电流和有功功率，分别记录输电网负荷母线的电压、电流和有功功率U(n)、I(n)和P(n)； （7）计算故障发生后输电网负荷母线中恒阻抗负荷的有功功率P_Z(n)，P_Z(n)＝(P₀×K_Z)(U(n)/U₀)²； （8）计算故障发生后输电网负荷母线中电动机负荷的有功功率P_M(n)，P_M(n)＝P(n)-P_z(n)； （9）根据上述P_M(n)和P_M0，计算输电网负荷母线中电动机负荷的减速面积S_d(n)和加速面积S_a(n)，计算方法如下： （9－1）设加速面积和减速面积的初始值均为0，即S_a(0)＝0，S_d(0)＝0； （9－2）分别对故障发生后输电网负荷母线中电动机负荷的有功功率P_M(n)和稳态时输电网负荷母线中电动机的机械负载功率P_M0进行比较，若P_M(n)≥P_M0，则输电网负荷母线中电动机负荷的加速面积S_a(n)＝S_a(n-1)+(P_M(n)-P_M0)Δt，输电网负荷母线中电动机负荷的 减速面积S_d(n)＝S_d(n-1)，若P_M(n)＜P_M0，则输电网负荷母线中电动机负荷的加速面积S_a(n)＝S_a(n-1)，输电网负荷母线中电动机负荷的减速面积S_d(n)＝S_d(n-1)+(P_M0-P_M(n))Δt，其中Δt是两次采样之间的时间间隔； （10）根据实时测量的输电网负荷母线的电压U(n)和故障发生后输电网负荷母线中电动机负荷的有功功率P_M(n)，判断故障切除后负荷母线中电动机有功功率的极大值点，判断过程如下： （10－1）设定判据： a：U(n)＞0.6pu， b：P_M(n)＜P_M(n-1)＜P_M(n-2)＜P_M(n-3)＞P_M(n-4)＞P_M(n-5)＞P_M(n-6)＞P_M(n-7)， c：当前采样时刻距离输电网故障发生的时间间隔小于1秒； （10－2）若a满足，b不满足，c满足，则判断负荷母线尚未达到故障切除后负荷母线中电动机有功功率的极大值点，并从步骤（6）开始重复，继续测量； （10－3）若a不满足，b满足，c满足，则判断负荷母线尚未达到故障切除后负荷母线中电动机有功功率的极大值点，并从步骤（6）开始重复，继续测量； （10－4）若a不满足，b不满足，c满足，则判断负荷母线尚未达到故障切除后负荷母线中电动机有功功率的极大值点，并从步骤（6）开始重复，继续测量； （10－5）若a满足，b不满足，c不满足，则判断负荷母线发生暂态电压失稳，判断流程结束； （10－6）若a不满足，b满足，c不满足，则判断负荷母线发生暂态电压失稳，判断流程结束； （10－7）若a不满足，b不满足，c不满足，则判断负荷母线发生暂态电压失稳，判断流程结束； （10－8）若a满足，b满足，c满足或不满足，则判断第n-3个采样时刻为故障切除后负荷母线中电动机有功功率的极大值点，并进行步骤（11）； （11）根据故障切除后的电动机有功功率曲线的极大值点处的输电网负荷母线中电动机负荷的加速面积S_a(n)、输电网负荷母线中电动机负荷的减速面积S_d(n)、输电网负荷母线中电动机负荷的有功功率P_M(n)和运行稳态时输电网负荷母线中电动机的机械负载功率P_M0，对负荷母线的暂态电压稳定性进行判断，判断过程如下： （11－1）计算输电网负荷母线中电动机负荷的加速面积S_a(n)和输电网负荷母线中电动机负荷的减速面积S_d(n)的比面积值设定比面积阈值R_cr，取值为R_cr＝0.6；（11－2）若满足P_M(n-3)<P_M0，或比面积值则判断负荷母线发生暂态电压失稳；（11－3）若满足P_M(n-3)>P_M0，且比面积值则判断负荷母线未发生暂态电压失稳。