[發(fā)明專利]基于二階非均勻Kuramoto模型頻率同步理論的電力系統(tǒng)擾動(dòng)極限切除時(shí)間方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410649039.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN104331571A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭鈺鋒;龐愛平;楊柳;萬杰;李祝春;于達(dá)仁;薛小平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

1.基于二階非均勻Kuramoto模型頻率同步理論的電力系統(tǒng)擾動(dòng)極限切除時(shí)間方法，其特征在于它按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：建立與電力系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的二階非均勻Kuramoto模型，并對(duì)電力系統(tǒng)功率輸出和傳輸功率進(jìn)行計(jì)算，將電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化至僅含發(fā)電機(jī)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的全連通電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，形成二階非均勻Kuramoto模型中的自然頻率項(xiàng)和網(wǎng)絡(luò)的耦合系數(shù)與電力系統(tǒng)中的功率輸出和傳輸功率的對(duì)應(yīng)；

步驟二：若電力系統(tǒng)內(nèi)某節(jié)點(diǎn)發(fā)生擾動(dòng)，根據(jù)擾動(dòng)切除后電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，對(duì)二階非均勻Kuramoto模型參數(shù)修改；

步驟三：對(duì)原電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)從擾動(dòng)開始時(shí)刻到擾動(dòng)切除時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行時(shí)域數(shù)值仿真，并求解擾動(dòng)切除瞬間系統(tǒng)的狀態(tài)變量，根據(jù)此狀態(tài)變量求解判據(jù)中參數(shù)C(δ₀,ω₀,α)；

步驟四：根據(jù)同步判據(jù)中參數(shù)，判定系統(tǒng)受一定擾動(dòng)后是否能夠保持同步穩(wěn)定，并計(jì)算系統(tǒng)受擾動(dòng)后能夠保持不穩(wěn)定的的極限切除時(shí)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二階非均勻Kuramoto模型頻率同步理論的電力系統(tǒng)擾動(dòng)極限切除時(shí)間方法，其特征在于所述步驟一具體為：

步驟一一：建立與電力系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的二階非均勻Kuramoto模型，分析系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)折算到統(tǒng)一基準(zhǔn)值下：

首先，一個(gè)含有n臺(tái)發(fā)電機(jī)的電力系統(tǒng)，在擾動(dòng)情況下，每臺(tái)發(fā)電機(jī)的方程可寫為

Mid2δidt2+Didδidt=Pmi-Pei,i=1,2,...,n---(1)]]>

其中：

M_i為第i臺(tái)電機(jī)的慣性常數(shù)，單位二次方秒/弧度(s2/rad)；

D_i為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的阻尼系數(shù)，單位秒/弧度(s/rad)；

P_mi為輸入到第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率(p.u.)；

P_ei為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率(p.u.)；

δ_i為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角，單位弧度(rad)；

在電力系統(tǒng)經(jīng)典模型的假設(shè)下，將系統(tǒng)等值為僅含n個(gè)發(fā)電機(jī)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，忽略網(wǎng)絡(luò)中的傳輸電導(dǎo)，發(fā)電機(jī)輸出電磁功率寫為：

Pei=|Ei|2Gii-|Ei|Σj=1nj≠i|Ej||Yij|sin(δj-δi),i=1,2,...,n---(2)]]>

其中：

|E_i|、|E_j|分別為第i、j臺(tái)同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗后電勢(shì)的幅值(p.u.)；

G_ii表示等值后的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)電機(jī)i的自電導(dǎo)(p.u.)；

|Y_ij|為等值后的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)電機(jī)i與j之間互導(dǎo)納的模(p.u.)；

δ_ij表示i，j兩臺(tái)發(fā)電機(jī)之間轉(zhuǎn)子角之差，即δ_ij＝δ_i-δ_j；

將(2)代入(1)，并令P_i＝P_mi-|E_i|²G_ii，P_maxij＝|E_i||E_j||Y_ij|，電力系統(tǒng)模型可寫為：

Miδ··i+Diδ·i=Pi+Σj=1nj≠iPmaxijsin(δj-δi),i=1,2,...,n---(3)]]>

其中：

P_i為系統(tǒng)中第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的有功注入功率標(biāo)幺值，P_maxij為系統(tǒng)中第i臺(tái)發(fā)電機(jī)與第j臺(tái)發(fā)電機(jī)之間可以輸送的最大有功功率標(biāo)幺值；

二階非均勻Kuramoto模型如下：

miθ^··i+diθ^·i+Ω^i+Σj=1Naijsin(θ^j-θ^i),t>0,i=1,2,...,N---(4)]]>

比較式(3)和式(4)，電力系統(tǒng)模型與二階非均勻Kuramoto模型完全一致；

步驟一二：根據(jù)系統(tǒng)折算后的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，獲取系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的電壓和相角；

步驟一三：由潮流計(jì)算所得數(shù)據(jù)計(jì)算各發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗后的電勢(shì)及其相角、將負(fù)荷按恒定阻抗進(jìn)行等值，并由此形成網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納陣；將各發(fā)電機(jī)看作恒定電勢(shì)源通過直軸暫態(tài)電抗連接到原網(wǎng)絡(luò)中與之對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)端節(jié)點(diǎn)處，并形成增廣網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納陣。