[發明專利]一種電力系統阻尼穩定域及其確定方法

有效

• 申請號: 201110254933.X
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102290821A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 蔣平;吳熙
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及電力系統分析與運行技術，尤其涉及一種用以判斷電力系統阻尼穩定器對低頻振蕩、次同步振蕩問題的適應性的電力系統阻尼穩定域及其確定方法。

背景技術

電力系統次同步振蕩(Sub-Synchronous?Oscillation，SSO)是指電力系統的一種不正常運行狀態，在這種狀態下，電氣系統和汽輪發電機組以低于系統同步頻率的某個或多個振蕩頻率交換顯著的能量。長期處于這種狀態會導致系統發電機組大軸疲勞積累，甚至斷裂，從而嚴重威脅電力系統的安全運行。

國內外的眾多學者和電力工作者對次同步振蕩問題做了大量的研究和試驗，并開發了一些用于抑制次同步振蕩的阻尼控制器，如附加勵磁阻尼控制器(supplementary?excitation?damping?controller，SEDC)、FACTS附加阻尼控制器等，但阻尼控制器往往針對簡單系統、單一運行狀況進行設計，存在魯棒性不足的問題，而且對阻尼控制器的魯棒性好壞缺乏統一的評判依據。因此，提出一種具有普遍適用性的評判標準，用于評判各種次同步振蕩阻尼控制器優劣、輔助控制器的設計，是一項非常具有意義的工作。

傳統的次同步振蕩阻尼控制器設計時，往往只針對單一的系統運行模式，這種阻尼控制器對特定的系統起到很好的阻尼作用，但當系統的運行狀態改變時，其魯棒性難以得到保證。現有的評判標準往往是針對某個特定的電網運行狀態，使得不穩定的次同步振蕩模式變為穩定，或是某個振蕩模式的阻尼比提升到一定的程度上，但這種評判標準難以適應復雜的電網運行情況。不少學者使用非線性分岔分析來確定系統的參數空間可行域，該方法不失為一種考慮比較全面的方法，其中與電力系統低頻振蕩、次同步振蕩相對應的是hopf分岔，但hopf分岔以虛軸為界，在實際工程中的意義不大。實際運行中，總是希望各振蕩模式的阻尼比保持在一定的水平之上，例如，參照低頻振蕩的阻尼比要求，根據《國家電網公司電力系統安全穩定計算規定》，區域振蕩模式以及與主要大電廠、大機組強相關的振蕩模式的阻尼比一般應達到0.03以上。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種電力系統阻尼穩定域及其確定方法，針對次同步振蕩電氣阻尼特性受電網運行方式影響較大，從而導致次同步振蕩阻尼控制器適應性不強的問題，采用阻尼穩定域作為阻尼控制器的評判標準，并給出了阻尼穩定域的相關計算方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種電力系統阻尼穩定域，以特征根穿越阻尼軸時關鍵運行參數的大小為阻尼穩定域邊界，劃分電力系統安全穩定運行范圍，位于所述阻尼穩定域邊界內的范圍為符合電力系統低頻振蕩、次同步振蕩安全標準的關鍵運行參數運行范圍，即阻尼穩定域。

所述阻尼軸上的任意一點所代表的特征根，具有相同的阻尼比，該阻尼比的取值可由工程運行人員的經驗確定。

本發明以阻尼穩定域作為評判電力系統穩定運行范圍的新指標，當電力系統的關鍵運行參數在該阻尼穩定域的安全范圍內時，電力系統低頻振蕩、次同步振蕩的阻尼比均在一定的標準之上，可確保電力系統安全穩定運行；阻尼穩定域可用來判斷電力系統阻尼控制器的適應性，安裝阻尼控制器后，阻尼穩定域越大，則說明控制器的參數適應性越強。

一種電力系統阻尼穩定域的確定方法，包括如下步驟：

(1)根據電力系統低頻振蕩、次同步振蕩問題的特性和現有標準，選定合適的阻尼比，確定阻尼軸；

(2)將對低頻振蕩、次同步振蕩影響較大、同時在電力系統中調節控制頻率大的變量，設為關鍵運行參數；

(3)建立低頻振蕩、次同步振蕩統一模型；

(4)以較大步調調節步驟(2)中的關鍵運行參數，直至第一對特征根穿越阻尼軸，記錄此時的關鍵運行參數的值，獲得初值；

(5)采用直接法求取阻尼軸穿越點，確定阻尼穩定域邊界。

有益效果：本發明提供的電力系統阻尼穩定域法，與目前以hopf分岔點構成的小擾動穩定域相比，本發明采用特定阻尼比構成的阻尼軸代替虛軸，求解阻尼軸穿越點，構成阻尼穩定域，該穩定域確保了在所求得的穩定范圍內，電力系統低頻振蕩、次同步振蕩特征根能夠滿足一定的阻尼比要求，具有很強的實用性，可以用于判斷阻尼控制器的適應性。

附圖說明

圖1為阻尼軸、阻尼軸穿越點示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。