[發明專利]一種基于PSCAD的電氣復轉矩系數三維掃描方法

在審

• 申請號: 201410247019.6
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104036076A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 蔣維勇;郭春林;陳菡;楊琳;許建庭;李亞男;陳欽磊
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網北京經濟技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于電力系統仿真領域，尤其涉及一種基于PSCAD的電氣復轉矩系數三維掃描方法。

背景技術

隨著電力系統的不斷擴大，超高壓、遠距離輸電線路和大容量發電機組的投入運行以及為了提高電力系統穩定性和輸電能力而采取的線路串聯電容補償和直流輸電等措施，除了伴隨而來的巨大經濟效益外，也給電力系統的安全穩定運行帶來了新的問題，電力系統次同步振蕩就是其問題之一。

復轉矩系數法是一種定量分析電力系統次同步振蕩問題的方法。該方法用兩個復轉矩系數K_E(λ)和K_M(λ)分別表示次同步振蕩時的電氣轉矩和機械轉矩。其中，K_E(λ)和K_M(λ)的虛部分別表示電氣部分和機械部分在振蕩頻率下的等效阻尼，通過對系統的頻率掃描，并比較這兩個等效阻尼系數的大小，可以判斷系統是否存在次同步振蕩的危險。

目前，對于電氣復轉矩系數，主要是通過仿真軟件進行時域仿真計算得到。但是現有的計算電氣復轉矩系數的時域仿真方法一般只考慮到了電氣復轉矩系數與掃描頻率之間的關系，而沒有考慮到串聯補償度對電氣復轉矩系數的影響。

發明內容

為了詳細地分析掃描頻率、線路串聯補償度與電氣復轉矩系數的關系，本發明公開了一種基于PSCAD的電氣復轉矩系數三維掃描方法，主要步驟包括：

步驟1、在電磁暫態軟件上加載電氣復轉矩系數三維掃描模塊；

步驟2、通過電氣復轉矩系數三維掃描模塊輸入電氣參數和掃描參數；

步驟3、根據串聯補償度計算串聯補償電容值；

步驟4、在算得線路串聯補償電容值的基礎上，根據掃描頻率f產生一個小幅值的擾動，對于已進入穩定狀態的電力系統，將此擾動施加于轉子機械轉矩之上；

步驟5、到系統再次進入穩態，提取發電機電磁轉矩信號和轉子角速度響應量，計算電氣復轉矩系數；

步驟6、判斷此掃描頻率是否超過截止頻率，若沒超過，則在此頻率基礎上加一個頻率掃描步長，返回步驟4，掃描下一個頻率點的電氣復轉矩系數，若超過，則停止計算；

步驟7、判斷此掃描補償度是否超過截止補償度，若沒超過，則在此補償度基礎上加一個補償度掃描步長，返回步驟3，掃描下一個補償度情況下的電氣復轉矩系數，若超過，完成電氣復轉矩系數的三維掃描。

所述步驟1中電氣復轉矩系數三維掃描模塊包括：參數輸入區，算法實現區，結果監測區，結果監測區實時監測電氣彈性系數和電氣阻尼系數的掃描數值，判斷其是否有效；該模塊通過數據接口與外部系統數據進行交換，實現參數輸入區，算法實現區，結果監測區的封裝。

所述步驟2中電氣參數有：系統工頻，擾動量幅值，線路電感值；掃描參數有：起始頻率，截止頻率，掃描步長，起始線路補償度，截止線路補償度，補償度掃描步長。

所述系統工頻為50Hz或60Hz；所述掃描步長為0.1Hz至1Hz。

所述步驟3中串聯補償電容值的計算方法為：

c=1ω2kL=1(2πfb)2kL]]>

其中，f_b是系統工頻，為50Hz或60Hz，ω為工頻所對應的角頻率，k為當前的系統串聯補償度，L是系統串聯的電感值。

所述步驟4中小擾動信號的產生形式為：

或

其中，λ＜1，T_λ、分別是頻率為λ的脈動轉矩的幅值和初相位，T_λ為標幺值，介于0.005-0.05之間，使ΔT_m的值不至于破壞系統可線性化的假設條件。

所述步驟5計算電氣復轉矩系數：

步驟501、將發電機電磁轉矩信號和轉子角速度響應量進行傅里葉分解，得出頻率λ下的和其中表示發電機電磁轉矩信號的向量形式；表示轉子角速度響應量的向量形式；