[发明专利]一种基于机组受扰仿真轨迹同调分群的电网失步解列方法

摘要

本发明涉及一种基于机组受扰仿真轨迹同调分群的电网失步解列方法，包括：(1)采集故障后电网机组的数据；(2)根据所述机组的功角数据判断电网系统中各机组的失步情况；(3)对失步机组进行同调分群；(4)根据电网系统中节点的有向加权图对机群进行调整，并根据解列断面条件获取解列断面集合；本发明能够通过构造失步机组的同调矩阵对失步机组进行同调分群并按照电网结构调整分群结果，然后根据电网系统的有向加权图获取解列断面集合，有效的消除异步机群振荡带来的影响且计算量小，为电网实际运行调度提供了考虑同调约束条件下解列失稳电网的有效仿真技术途径。

主权项

1.一种基于机组受扰仿真轨迹同调分群的电网失步解列方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)电网系统中机组记为其中，n为机组节点数，采集故障后电网机组的功角数据转速数据(2)根据所述机组的功角数据判断电网系统中各机组的失步情况并根据失步情况对电网系统中各机组分为失步机组的集合G_{out‑of‑step}＝{G₁,G₂,G₃……G_m}和稳定机组的集合G_group‑1＝{G_(m+1),G_(m+2),G_(m+3)……G_n}，m为失步机组数且m≤n，设电网系统中包括s+1个机组机群，所述稳定机组的集合G_group‑1＝{G_(m+1),G_(m+2),G_(m+3)……G_n}为第一机群；(3)对Gout‑of‑step中机组进行同调判断及分群，获取最终的同调机群集合{Ggroup‑1,Ggroup‑2……Ggroup‑(s+1)}，s+1为同调机群总个数；(4)构建电网系统中节点的有向加权图及以同调机群为主的有向加权图区域，并根据所述以同调机群为主的有向加权图区域获取解列断面集合；所述步骤(3)中：与所述失步机组的集合对应的机组转速向量集为ωout‑of‑step＝{ω1,ω2,ω3……ωm}，m为失步机组数且m≤n；获取所述向量集ωout‑of‑step中的每个数据在t时刻的转速偏差Δfout‑of‑step＝{Δf(t)1,Δf(t)2,Δf(t)3…Δf(t)m}，其中，t∈[0,3]，Δf(t)z＝[ωz(t)‑ω0]/2π为第z台机组在t时刻的转速偏差，ωz(t)为第z台机组在t时刻的转速，z≤m，ω0＝2πf(rad/s)为参考机的转速，所述参考机取主电网中一台f＝50Hz的火电机组；对第i台机组和第j台机组在t时刻进行同调判断，若两台机组满足|Δfi(t)‑Δfj(t)|≤1，则这两台机组同调，Δfi(t)为第i台机组在t时刻的转速偏差，Δfj(t)为第j台机组在t时刻的转速偏差，i,j∈m；若两台机组不满足|Δfi(t)‑Δfj(t)|≤1，则这两台机组不同调；设置同调矩阵Cm×m为式中m为失步机组数，cij表示第i台机组和第j台机组在t时刻进行同调判断，i为矩阵行标号，j为矩阵列标号，若第i台机组和第j台机组在t时刻同调，则cij＝1，若第i台机组和第j台机组在t时刻不同调或j≤i时，则cij＝0；由于机组只与排序在其后的机组进行同调判断，因此当j≤i时cij＝0；根据所述同调矩阵获取当j≥i时，cij均为0的列标号j，并将所述列标号j对应的机组记为Gj，设所述同调矩阵中共s个cij均为0的列标号，将第k个cij均为0的列标号j对应的机组Gj分至第k+1机群Ggroup‑(k+1)中，k≤s；获取当j≥i时，所述同调矩阵中cij的行标号i等于第k个cij均为0的列标号j的元素及在该行中cij＝1的列标号j对应的机组Gj，并将所述机组Gj分至第k+1机群Ggroup‑(k+1)中；若机组Gx同时位于两个或两个以上机群中，则分别获取所述两个或两个以上机群中机组的转速偏差的平均值及机组Gx的转速偏差，并计算机组Gx的转速偏差与所述两个或两个以上机群中机组的转速偏差的平均值的差值，获取最小的差值，将所述机组Gx分入最小差值对应的机群中；所述步骤(4)中，构建电网系统中节点的有向加权图包括：构建电网系统中节点的有向加权图Gg＝(Vg,Eg,Wg,Dg)；其中，Vg＝{v1,v2,v3…vn,vn+1…vn+N}表示电网系统中节点的集合，n为机组节点数，N为负荷节点数；Eg＝{ea‑b}(a,b≤(n+N))表示电网系统中节点之间的连接线路的集合，ea‑b表示节点a和b之间的线路；Wg＝{w1,w2,w3…wn…wn+N}表示电网系统中节点权值的集合；wa表示节点va的权值，所述机组节点的权值为机组的有功功率，所述负荷节点的权值为负荷的有功功率；Dg＝{ea‑b}(a,b≤(n+N))表示电网系统中节点之间的连接线路权值的集合，da‑b表示所述线路ea‑b的权值，da‑b的大小为所述线路ea‑b的有功功率，所述线路ea‑b的有功功率为节点a流向节点b的潮流值；设Gg‑0＝(Vg‑0,Eg‑0,Wg‑0,Dg‑0)为正常运行的电网系统中节点的有向加权图；根据潮流追踪算法对所述有向加权图进行计算，将负荷节点分配至向其供电最多的同调机组中，获取以同调机群为主的有向加权图区域，Gg‑x＝(Vg‑x,Eg‑x,Wg‑x,Dg‑x)表示以第x个同调机群为主的有向加权图区域，Vg‑x＝{v1,v2,v3…ve,ve+1…ve+F}表示该机群中节点的集合，e为机组节点数，F为负荷节点数，Eg‑x＝{ec‑d}(c,d≤(e+F))表示该机群中节点之间的连接线路的集合，ec‑d表示节点c和d之间的线路，Wg‑x＝{w1,w2,w3…we…we+F}表示该机群中节点权值的集合，wc表示节点vc的权值，所述机组节点的权值为机组的有功功率，所述负荷节点的权值为负荷的有功功率，Dg‑x＝{ec‑d}(c,d≤(e+F))表示该机群中节点之间的连接线路权值的集合，dc‑d表示所述线路ec‑d的权值，dc‑d的大小为所述线路ec‑d的有功功率，所述线路ec‑d的有功功率为节点c流向节点d的潮流值；计算G_g‑x＝(V_g‑x,E_g‑x,W_g‑x,D_g‑x)中机组节点权值的总和和负荷节点权值的总和令E_l为解列边集，该解列边集的一个端点v_p位于节点集合V_g‑x中，另一个端点v_o位于以第y个同调机群为主的有向加权图区域G_g‑y＝(V_g‑y,E_g‑y,W_g‑y,D_g‑y)中的集合E_g‑y中，根据解列断面条件调整所述解列边集，获取解列断面集合；所述解列断面条件包括：ε为解列断面阈值，根据电网系统中各区域的低频减载方案确定，ε＞0；当1‑ε≤Bla≤1+ε时，则此时对应的解列边集为解列断面集合；当Bla＞1+ε时，则沿边集El的边向Gg‑x方向采用宽度优先方法搜索，将负荷节点归入Gg‑i中，直至1‑ε≤Bla≤1+ε，此时对应的解列边集为解列断面集合；当Bla＜1‑ε时，则沿边集El的边向Gg‑x方向采用宽度优先方法搜索，将负荷节点从Gg‑i中排除，直至1‑ε≤Bla≤1+ε，此时对应的解列边集为解列断面集合。