[发明专利]一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法在审
| 申请号： | 201910181814.2 | 申请日： | 2019-03-11 |
| 公开（公告）号： | CN110086206A | 公开（公告）日： | 2019-08-02 |
| 发明（设计）人： | 王杨;孙士云;郑新宇;张雪娟 | 申请（专利权）人： | 昆明理工大学 |
| 主分类号： | H02J3/40 | 分类号： | H02J3/40;H02H7/26 |
| 代理公司： | 暂无信息 | 代理人： | 暂无信息 |
| 地址： | 650093 云*** | 国省代码： | 云南;53 |
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| 摘要： | 本发明涉及一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法，属于电力系统稳定分析技术领域。当含风机的扩展单机无穷大系统中的一条输电线路发生三相短路故障时，通过修改系统正常状态下的节点导纳矩阵，得到含风机的扩展单机无穷大系统之间的节点导纳矩阵，利用WARD等值法消去中间节点，只保留同步发电机节点和无穷大系统两节点，求取同步发电机和无穷大系统之间的等值阻抗，利用等面积法则求取含风机的扩展单机无穷大系统的极限切除角，进而判断含风机的扩展单机无穷大系统的暂态功角稳定性。 | ||
| 搜索关键词： | 单机无穷大系统 风机 暂态功角 节点导纳矩阵 同步发电机 稳定性分析 无穷大系统 电力系统稳定分析 三相短路故障 系统正常状态 等值阻抗 面积法则 输电线路 中间节点 两节 消去 切除 保留 | ||
【主权项】：
1.一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法，其特征在于：当含风机的扩展单机无穷大系统中的一条输电线路发生三相短路故障时，通过修改系统正常状态下的节点导纳矩阵，得到含风机的扩展单机无穷大系统之间的节点导纳矩阵，利用WARD等值法消去中间节点，只保留同步发电机节点和无穷大系统两节点，求取同步发电机和无穷大系统之间的等值阻抗，利用等面积法则求取含风机的扩展单机无穷大系统的极限切除角，进而判断含风机的扩展单机无穷大系统的暂态功角稳定性；具体步骤为：Step1：对正常运行时含风机的扩展单机无穷大系统进行分析(1)根据含风机的扩展单机无穷大系统的网络接线结构，形成系统的节点导纳矩阵，具体节点导纳形成方法如下：若含风机的扩展单机无穷大系统的网络节点数为m，它的节点导纳矩阵为m·m阶矩阵Y，节点导纳矩阵Y各对角元素的自导纳Yii等于相应节点所连接的导纳之和：![]()
其中yij为节点i与节点j之间所连支路的导纳；节点导纳矩阵Y各非对角元素的互导纳Yij就等于任意两个节点之间所连接导纳的负值：Yij＝‑yij；(2)利用WARD等值法消去同步发电机节点S和无穷大节点R中间节点，只保留同步发电机节点S和无穷大节点R，消去中间节点后的节点导纳矩阵YI'：![]()
式中：yssΙ'为同步发电机节点S的自导纳，ysRI'为同步发电机节点S和无穷大节点R之间的互导纳，yRSI'为无穷大节点R和同步发电机节点S之间的互导纳，yRRI'为无穷大节点R的自导纳；按式(1)求取的ysRI'计算出同步发电机节点S和无穷大节点R之间的电抗XSRI'：![]()
按式(2)求取的XSRI'计算出系统的空载电动势E'和系统在正常运行状态下的同步发电机的功角δ0：![]()
![]()
式中：E'为系统的空载电动势，P、Q为无穷大系统的有功功率和无功功率，δ0为系统在正常运行状态下的同步发电机的功角；Step2：线路上任意一点发生三相短路故障时进行分析：(1)修改节点导纳矩阵Y中故障线路对应元素，线路上任意一点g发生三相短路故障，则线路中增加一故障节点，节点导纳矩阵Y由m*m阶转化为(m+1)*(m+1)阶，若故障线路首端和末端的节点编号分别为p、q，故障节点编号为g，则导纳矩阵中p和q点对应的自导和互导纳按式(5)修改：![]()
式中，ypp、yqq为节点p、q的自导纳，ypq为节点p、q间的互导纳，ypg为故障节点g和节点p之间的互导纳，yqg为故障节点g和节点q之间的互导纳；按式(6)计算新增故障节点g的自导纳：![]()
式中：yΔ为故障点g对地的导纳；按式(5)和(6)修改正常运行时导纳矩阵中的对应元素，得到故障发生后的节点导纳矩阵YII；(2)对节点导纳矩阵YII利用WARD等值法消去同步发电机节点S和无穷大节点R中间节点，只保留同步发电机节点S和无穷大节点R，消去中间节点后的节点导纳矩阵：![]()
式中：yssII'为同步发电机节点S的自导纳，ysRII'为同步发电机节点S和无穷大节点R之间的互导纳，yRSII'同步发电机节点S和无穷大节点R之间的互导纳，yRRIΙ'为同步发电机节点R的自导纳。(3)求取三相短路故障时消去同步发电机节点S和无穷大节点R中间节点后，同步发电机与无穷大系统之间的等值阻抗XSRΙΙ'：![]()
(4)按式(8)求取的XSRΙΙ'可以计算出系统故障期间发电机的电磁功率的最大值PΙΙM：![]()
式中：PΙIM为系统故障期间发电机的电磁功率的最大值；U为无穷大系统的电压；Step3：故障切除后对系统进行分析(1)当故障线路的保护动作，切除故障线路后，若故障线路首端和末端的节点编号分别为p、q，故障节点编号为g，则导纳矩阵中p和q点对应的自导和互导纳按式(10)修改：![]()
按式(10)修改故障时导纳矩阵YII中的对应元素，得到故障切除后的节点导纳矩阵YIII；(2)对节点导纳矩阵YIII利用WARD等值法消去同步发电机节点S和无穷大节点R中间节点，只保留同步发电机节点S和无穷大节点R，消去中间节点后的节点导纳矩YIII'：![]()
式中：yssIII'为同步发电机节点S的自导纳，ysRIII'为同步发电机节点S和无穷大节点R之间的互导纳，yRSIII'为无穷大节点R和同步发电机节点S之间的互导纳，yRRIII'为同步发电机节点R的自导纳；(3)求取故障切除后同步发电机与无穷大系统之间的电抗XSRIII':![]()
(4)按式(12)求取的XSRIII'可以计算出故障切除后同步发电机的电磁功率的最大值PIIIM：![]()
按式(12)求取的XSRIII'可以计算出发电机机械功率与故障切除后的电磁功率交点中的较大者δh：![]()
式中：PIIIM为故障切除后同步发电机的电磁功率的最大值，δh为发电机机械功率与故障切除后系统电磁功率的较大的交点时的功角；将式(4)、(9)、(13)和(14)代入式(15)，求取暂态功角稳态的极限切除角δcm：![]()
Step4：进行判断当系统的极限切除角减小时，系统的暂态稳定性降低；当系统的极限切除角增大时，系统的暂态稳定性增强。
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- 本发明公开了一种孤网系统中大型发电机组并网系统及并网方法，并网系统包括第一站C段母联，所述第一站C段母联连接第一站CI母线和第一站CII母线；第二站母线通过联络变压器连接到所述第一站CI母线和第一站CII母线，联络变压器的两侧分别设有高压侧开关和低压侧并网点开关；待并网第一发电机组通过第一并网点开关并到所述第二站母线，待并网第二发电机组通过第二并网点开关并到所述第二站母线；所述第二站母线采用双母双分段接线方式；第一站所处电网为孤网。本发明方法避免了联络变冲击过程中对电网可能造成瘫痪的严重后果；使机组成功并网，保证电网无异常波动，保障了孤网系统的安全运行，其直接经济效益无法估计。
- 核电站发电机孤岛运行方式下的同期并网操作方法和装置-201611086391.9
- 何俊;张镨;王凯;闫立君;滕玉祥;易宁;陈晓义 - 中广核工程有限公司;中国广核集团有限公司
- 2016-11-30 - 2019-03-29 - H02J3/40
- 本发明公开了一种核电站发电机孤岛运行方式下的同期并网操作方法和装置。该方法包括：通过同期装置，对孤岛运行方式下的待测核电站发电机和外部电网进行监控；根据预设的动模联调试验，获取同期装置的调频脉冲参数与发电机调速控制系统的转速调节量之间的关系；根据预设的建模仿真试验，获取待测核电站发电机的负荷变化与转速调节量之间的逻辑关系；根据待测核电站发电机同期并网时初始负荷波动范围要求，设置同期装置的调频脉冲参数及调速系统的并网瞬时目标转速，供同期装置对待测核电站发电机进行孤岛差频并网操作。本发明有效降低了发电机在孤岛并网时初始负荷波动过大的问题，减少了对负荷人工调整操作的依赖，满足了同期并网操作安全需要。
- 一种防止水电站控制系统继电器接点误动的方法-201811366039.X
- 王少华;胡代清;郭建强;汪兵;杨聚伟;王新宇;瞿洁 - 国家电网有限公司;国网新源控股有限公司;安徽金寨抽水蓄能有限公司
- 2018-11-16 - 2019-03-26 - H02J3/40
- 本发明公开了一种防止水电站控制系统继电器接点误动的连接方式，继电器的第二引脚和第十引脚与同期装置连接，使继电器的线圈能够在同期装置的控制下通电或断电；继电器第一组引脚的常开接点与继电器第三组引脚的常开接点串联后与机组出口开关的控制系统连接；所述的继电器第一组引脚的常开接点与继电器第三组引脚的常开接点串联后与机组出口开关的控制系统连接，是指将继电器的第一引脚与第十一引脚电短接，将继电器的第三引脚和第九引脚与机组出口开关的控制系统连接。继电器采用本发明的连接方式具有不容易误输出信号的优点，不容易造成机组启动不成功的事故。
- 一种中高压并网系统及中高压并网发电系统-201610084340.6
- 程林;潘年安;陶磊;孙龙林 - 阳光电源股份有限公司
- 2016-02-05 - 2019-02-01 - H02J3/40
- 本发明提供一种中高压并网系统及中高压并网发电系统，通过N个逆变单元共同对变压器进行励磁，避免了励磁环节因输入能量不足引起的打嗝现象；同时，电压源逆变单元为通过竞争机制得到的，每个逆变单元都可以成为所述电压源逆变单元，即使当前的所述电压源逆变单元失效后，也不会影响所述中高压并网系统的运行，可由其余逆变单元来替代，具备冗余技术，降低了系统的故障率。
- 一种地铁制动回馈变流器的同步合闸控制方法-201811189290.3
- 郜亚秋;耿志清;柳拉勋;李宪鹏;郑月宾;崔炳涛;王林;牛化鹏;李亚军;夏景辉;刘宏泰;郝晓平 - 西安许继电力电子技术有限公司;许继集团有限公司;许继电气股份有限公司
- 2018-10-12 - 2019-01-15 - H02J3/40
- 本发明涉及一种地铁制动回馈变流器的同步合闸控制方法，属于地铁供电控制领域。该同步合闸控制包括以下步骤：在接收到回馈变流器的启动信号后，控制回馈变流器交流侧合闸；若直流接触网电压与回馈变流器直流侧电压之间的差值小于设定阈值，则直接进入回馈变流器直流侧合闸操作；若直流接触网电压与回馈变流器直流侧电压之间的差值大于等于设定阈值，则控制回馈变流器对回馈变流器直流侧电压进行直流同步稳压操作，使直流接触网电压与回馈变流器直流侧电压之间的差值小于设定阈值，然后进入回馈变流器直流侧合闸操作。本发明通过软件控制算法保证直流接触器合闸没有冲击，避免了直流软启动回路的使用，降低制动回馈系统的体积与硬件的成本。
- 一种低压直流微电网的并网控制策略-201811111204.7
- 张良;陈康;吕玲;马欢欢;池圣斌;蔡国伟 - 东北电力大学
- 2018-09-22 - 2019-01-11 - H02J3/40
- 本发明是一种低压直流微电网的并网控制策略，其特征是，它包括：逆变器下垂控制模型的建立、基于下垂控制的并网欲同步控制算法的建立和欲同步控制算法流程的内容，经过仿真分析，逆变器在电压电流双闭环控制作用下，输出电压严格遵循参考值，并且逆变器输出侧所接的LC滤波器滤除了高次谐波，改善了电压质量，严格遵循正弦输出。并网操作时，微网逆变器输出电压在极短的时间内便追踪主网电压并达到完全同步协调运行，过程没有出现电压震荡和冲击电流，实现了准确的并网操作，验证了该算法的有效性。具有科学合理，适用性强，控制准确等优点。
- 一种扩大虚拟同步机容量的实现方法-201811382298.1
- 杜辉 - 天合光能股份有限公司
- 2018-11-20 - 2019-01-11 - H02J3/40
- 本发明属于电子电力技术领域，具体涉及一种扩大虚拟同步机容量的实现方法，包括以下步骤：在并网状态下，获取虚拟同步机的阻抗计算方程、有功功率计算方程、无功功率计算方程、机械输入功率计算方程、功角计算方程、电压‑无功功率下垂控制方程和参考电流计算方程；根据上述计算方程之间的对应关系，以使虚拟同步机的有功功率和无功功率扩大N倍，并对虚拟同步机的功角、端电压以及电流调制波进行标幺化；其中，N为正整数。本发明的扩大虚拟同步机容量的实现方法，通过调整各计算方程中的涉及的参数，使得虚拟同步机的有功功率和无功功率扩大，减少了电池组、DC/DC、DC/AC电路使用个数。
- 交流电路同期装置-201821135077.X
- 左旭;蔚强 - 重庆渝智辰电力科技有限公司
- 2018-07-16 - 2019-01-08 - H02J3/40
- 本实用新型属于一种线路维修技术领域，尤其涉及交流电路不停电维修且需要同期装置。其包括盒体、中央处理芯片、散热器、同期装置和调整装置，中央处理芯片、散热器、同期装置和调整装置均设于盒体中，同期装置和调整装置之间连通且设有开关，同期装置和调整装置均连接中央处理芯片，中央处理芯片连接开关。中央处理芯片、散热器、同期装置和调整装置均设于盒体中，这样可以将整个有用的部件全部整理到一个盒体中，便于维修人员携带和使用。同期装置和调整装置之间连通且设有开关，同期装置和调整装置均连接中央处理芯片，中央处理芯片连接开关，这样在交流电路同期之后可以打开开关进行交流电路不停电维修时备用的交流电源置。
- 一种储能逆变器并机同步信号电路-201811325330.2
- 郑俊涛 - 深圳市斯玛特新能源技术有限公司
- 2018-11-08 - 2018-12-25 - H02J3/40
- 本发明涉及一种电源类产品并联应用技术，具体为一种储能逆变器并机同步信号电路，包括控制单元MCU、输出隔离电路、输入隔离电路和组网传输电路，所述控制单元MCU为可编程控制芯片，还包含输出I/O口IO_out和IO_in，输出I/O口IO_out与输出隔离电路连接，输入I/O口IO_in与输入隔离电路连接用于发送和接收并机同步信号指令，所述输出隔离电路一端与控制单元MCU的输出I/O口IO_out连接，另一端与组网传输电路连接，再与组网传输电路连接，所述的输入隔离电路是一个隔离逻辑电路，其一端与组网传输电路连接，另一端与控制单元MCU的输入I/O口IO_in连接，再与控制单元MCU的输入I/O口IO_in连接，所述组网传输电路是一个信号转换与传输的电路。
- 一种实现平稳并网的同期合闸系统-201820971170.8
- 王建平 - 国电大渡河流域水电开发有限公司龚嘴水力发电总厂
- 2018-06-22 - 2018-12-18 - H02J3/40
- 本实用新型涉及电气二次控制设备领域，公开了一种实现平稳并网的同期合闸系统。通过本实用新型创造，可提供一种基于双微机自动同期装置和同步检测继电器的并网合闸输出回路，可以利用同步检测继电器的工作特点来检测运行系统的系统电压与待并系统的机组电压之间的相位差大小，并通过将同步检测继电器的常闭型触点支路与合闸继电器的线圈支路串联，可以限制合闸信号仅在一定的相位差范围内才能发出，进而可以避免非同期合闸动作给机组带来的危害，保障待并系统与运行系统的平稳并网。此外，所述同期合闸系统还具有在合闸失败时可蜂鸣报警和在同期装置故障时确保不合闸的特点，可进一步确保并网的平稳性，便于实际推广和应用。
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