[發明專利]根據實測軌跡計算電力系統極限切除時間的方法

有效

• 申請號: 201210002069.9
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102570422A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 安軍;穆鋼;劉洪波;嚴干貴;馮治;鄒建林
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種根據實測軌跡計算電力系統極限切除時間的方法，其特征是：它包含有以下步驟：

1).基于實測軌跡計算故障切除時間靈敏度

對于單機或多機系統，在t₀時刻發生三相短路，t₁時刻故障被切除，則整個過程中系統經歷了短路前、短路中和短路切除后3個階段；

設在短路發生前發電機內電勢點與無窮大點之間的阻抗為x_I，在短路期間變成了x_II，短路切除后又變為x_I，則故障前后發電機內電勢點至無窮大節點出的阻抗變化值Δx可表示為：

Δx＝Δx_I[ε(t-t₀)-ε(t-t₁)]??????(1)

其中：

Δx_I＝x_I-x_II???????(2)

將單機系統的動態響應看成是由發電機內電勢點至無窮大節點之間的電抗變化這一激勵引發，利用線性系統的理論獲得軌跡相對于故障切除時間靈敏度和軌跡之間的關系；

設發電機為2階模型，不考慮勵磁系統模型和調速系統模型，其數學模型為：

(3)

其中M_m、M_e分別為發電機的機械功率和電磁功率，T_j和D分別為發電機慣性時間常數和阻尼系數。其中電磁功率可表達為：

對其進行線性化并轉換到復頻域，則模型為：

ΔM_e(s)＝k₁Δδ(s)+k_xΔx(s)????????(7)

其中k₁、k_x均為常系數；

由于不考慮調速器模型，發電機的機械功率不變，即ΔM_m＝0，整理式(5)～(7)得：

F₁(s)·Δδ(s)＝k_x·Δx(s)????????(8)?

其中：

兩邊同時對故障切除時間t₁求導，可得：

聯合式(8)～(10)，可得：

進行拉普拉斯反變換，即：

式(12)兩端同時對t₁再次進行求導，可得：

(14)

其中?分別表示功角軌跡相對于t₁的2階、3階靈敏度，是待求量；Δδ″(t)、Δδ″′(t)分別表示功角軌跡的2階、3階導數，根據實際功角軌跡計算出來；?分別表示功角軌跡的一階導數相對于t₁的2階靈敏度和功角軌跡的2階導數相對于t₁的1階靈敏度；

式(12)～(14)表明直接根據功角軌跡和階躍函數軌跡即可計算出功角軌跡相對于故障切除時間t₁的1、2、3階靈敏度，同理也可進一步求得功角軌跡相對于t_cl的其他更高階靈敏度；

對于多機系統，可采用以上方法獲得各發電機功角軌跡相對于故障切除時間的靈敏度；

2).其他故障切除時間下受擾軌跡的計算

設電力系統當前的故障切除時間為t_cl，在已知該故障切除時間下的功角軌跡δ(t，t_cl)后，可預測其他故障切除時間下的功角軌跡：

對于多機系統，設有N臺發電機，也可根據以上的分析方法求得任意故障切除時間下每?臺發電機的功角軌跡；

3).對于電力系統暫態穩定性的判斷

當多機系統中任意兩臺發電機功角之差的最大值大于180°或2π(rad)時，表明此電力系統失去功角穩定，則暫態穩定性的判別方法為

max|δ_ij(t)|＜2π???????????(16)

4).對于實測軌跡的極限切除時間計算(a)

獲取當前的故障切除時間t_cl，以及當前故障切除時間下的受擾軌跡δ(t，t_cl)，根據式(12)～(14)計算出功角軌跡相對于故障切除時間t_cl的各階靈敏度；

(b)設某一待求的故障切除時間t₀，根據式(15)計算出t₀下電力系統中各臺發電機的功角軌跡δ_i(t₀，t_cl+Δt)；

(c)計算各臺發電機功角軌跡之差Δδ_ij(t₀，t_cl+Δt)，并判斷max|Δδ_ij(t₀，t_cl+Δt)|＜2π(rad)，若成立，則增大t₀，返回(b)，直至max|Δδ_ij(t₀，t_cl+Δt)|＝2π，則此時的t₀為極限切除時間；

(d)若max|Δδ_ij(t₀，t_cl+Δt)|＞2π，減小t₀，返回(b)，直至max|Δδ_ij(t₀，t_cl+Δt)|＝2π，則此時的t₀為極限切除時間。?