[發(fā)明專利]一種定量評估發(fā)電機阻尼的方法

有效

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• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103226795A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 陳亦平;程哲;侯君;李建設;盧明富;張宇童;陳磊;閔勇;徐飛
• 申請（專利權）人: 中國南方電網(wǎng)有限責任公司;清華大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析技術領域，特別涉及一種定量評估發(fā)電機阻尼的方法。

背景技術

低頻振蕩是威脅電力系統(tǒng)安全運行的一個突出問題。阻尼是影響低頻振蕩的關鍵因素。當系統(tǒng)阻尼足夠大時，振蕩就能夠很快平息；而當系統(tǒng)阻尼很小甚至為負時，振蕩將持續(xù)很長時間甚至發(fā)散，威脅電網(wǎng)的安全。系統(tǒng)阻尼的計算采用特征分析法，將電力系統(tǒng)的動態(tài)方程在平衡點處線性化，得到線性化的系統(tǒng)方程為

x.=Jx---(1)]]>

其中x為狀態(tài)變量，J為狀態(tài)矩陣。

對狀態(tài)矩陣J進行特征值計算，得到特征值σ±jω_d，這兩個特征值對應一個振蕩模式，振蕩頻率阻尼比阻尼比ζ決定了振蕩幅值衰減的速率。振蕩幅值衰減為初始值的37%的時間為秒或個周期。系統(tǒng)阻尼就是指阻尼比。σ＜0或ζ＞0表示系統(tǒng)阻尼為正，振蕩是衰減的。

但是，特征分析得到的振蕩模式特征值及其阻尼比是對應于全系統(tǒng)的一個量，但電網(wǎng)運行中不僅關心系統(tǒng)總的阻尼比，還關心阻尼的來源，即系統(tǒng)中各個元件對阻尼的貢獻，尤其是各臺發(fā)電機對阻尼的貢獻，特征分析中未涉及這個問題。對于發(fā)電機阻尼的評估，傳統(tǒng)的方法是阻尼轉(zhuǎn)矩分析法，利用發(fā)電機阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)定量評估發(fā)電機阻尼，但阻尼轉(zhuǎn)矩的推導是基于單機無窮大系統(tǒng)，在多機系統(tǒng)中并不適用。因此，目前還沒有很好的方法來定量評估多機電力系統(tǒng)中各臺發(fā)電機的阻尼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種定量評估發(fā)電機阻尼的方法，能在多機電力系統(tǒng)中定量評估發(fā)電機的阻尼特性和對系統(tǒng)阻尼的貢獻。

本發(fā)明提供的一種定量評估發(fā)電機阻尼的方法，其特征在于，包括以下步驟：

A：將電力系統(tǒng)的動態(tài)方程在平衡點處線性化，得到線性化的系統(tǒng)方程

B：對狀態(tài)矩陣J進行特征值和特征向量計算，得到特征值λ＝σ+jω_d和對應的右特征向量

C：對右特征向量進行伸縮變換，得到α為中的一個元素，該元素對應于發(fā)電機m的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機m為動能最大的發(fā)電機，即滿足表示發(fā)電機i的轉(zhuǎn)子慣性時間常數(shù)，表示右特征向量中對應于發(fā)電機i轉(zhuǎn)速的元素，

變換后右特征向量中對應于動能最大的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速的元素

D：計算發(fā)電機i的能量消耗系數(shù)K_EDC,i，計算公式為：

其中分別為右特征向量中對應發(fā)電機i勵磁電動勢E_fd、q軸暫態(tài)電勢E_q′的元素；T_d0,i′,X_d,i,X_d,i′分別為發(fā)電機i的d軸開路暫態(tài)時間常數(shù)、d軸同步電抗、d軸暫態(tài)電抗；ω₀為同步轉(zhuǎn)速，ω₀＝2πf₀，f₀為系統(tǒng)頻率；上標*表示求共軛；表示取實部。

利用能量消耗系數(shù)K_EDC,i定量評估發(fā)電機阻尼。K_EDC,i＞0的發(fā)電機的阻尼為正，對系統(tǒng)阻尼的貢獻為正；K_EDC,i＜0的發(fā)電機的阻尼為負，對系統(tǒng)阻尼的貢獻為負；K_EDC,i越大的發(fā)電機阻尼特性越好。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的多機電力系統(tǒng)中發(fā)電機阻尼定量評估方法，利用發(fā)電機的振蕩能量消耗定量評估發(fā)電機的阻尼，并分析該發(fā)電機對系統(tǒng)阻尼的貢獻。所述方法提高了電網(wǎng)的低頻振蕩分析技術水平，電網(wǎng)分析人員能夠準確掌握系統(tǒng)阻尼的來源和各臺發(fā)電機對系統(tǒng)阻尼的貢獻，找到影響系統(tǒng)阻尼的關鍵發(fā)電機，從而采取針對性的措施提高系統(tǒng)阻尼，保證電網(wǎng)安全性。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的方法及具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明提出的一種定量評估發(fā)電機阻尼的方法，具體包括以下步驟：

A：將電力系統(tǒng)的動態(tài)方程在平衡點處線性化，得到線性化的系統(tǒng)方程為