[發(fā)明專利]一種用廣義電阻裕度評價(jià)靜態(tài)電壓穩(wěn)定與功角穩(wěn)定的方法

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• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN109038538A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉光曄
• 申請（專利權(quán)）人: 劉光曄
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用廣義電阻裕度評價(jià)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定與功角穩(wěn)定的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟A：當(dāng)電力系統(tǒng)受到擾動或發(fā)生故障時，重點(diǎn)監(jiān)測與評價(jià)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的功角穩(wěn)定性和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性；

步驟B：對于發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，判斷發(fā)電機(jī)母線電壓波動是否大于允許范圍，如果大于允許范圍，則將發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)群等值為動態(tài)電抗X′后的動態(tài)電勢E′不變模型，但是動態(tài)電勢的相位角是可以搖擺的。X′和E′類似于非線性直流電路中的局部線性化動態(tài)等值參數(shù)，其數(shù)值可以在線辨識。如果已知發(fā)電機(jī)定子繞組的電阻為R，則可通過類似的方法得到動態(tài)等值電抗X′和動態(tài)等值電勢E′。

步驟C：對于發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，從動態(tài)等值電勢E′往電力系統(tǒng)方向看，對系統(tǒng)進(jìn)行相對綜合動態(tài)等值，便可以得到系統(tǒng)的相對綜合動態(tài)等值阻抗Z_REL＝R_REL+jX_REL和發(fā)電機(jī)功率靜態(tài)等值阻抗Z_G＝R_G+jX_G，由此得到發(fā)電機(jī)電勢節(jié)點(diǎn)(虛擬PV節(jié)點(diǎn))的廣義電阻裕度

步驟D：對于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，當(dāng)負(fù)荷有功功率與節(jié)點(diǎn)電壓靜態(tài)相關(guān)時，通過與動態(tài)電抗X′串聯(lián)一個附加電阻R_SADD的方法，來等效負(fù)荷有功功率的電壓靜態(tài)特性。如果負(fù)荷為ZIP模型，則附加電阻計(jì)算方法

步驟E：對于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，通過類似發(fā)電機(jī)支路的計(jì)算方法，將PQ節(jié)點(diǎn)的綜合負(fù)荷等值為動態(tài)阻抗R_SADD+jX′后的動態(tài)電勢E′不變模型。從動態(tài)電勢E′往電力系統(tǒng)方向看進(jìn)去，對系統(tǒng)進(jìn)行相對綜合動態(tài)等值，根據(jù)系統(tǒng)相對綜合動態(tài)等值阻抗和負(fù)荷功率靜態(tài)等值阻抗，計(jì)算綜合負(fù)荷PQ節(jié)點(diǎn)的廣義電阻裕度

步驟F：比較結(jié)果，如果發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的廣義電阻裕度μ_r＜0，則表明發(fā)電機(jī)母線節(jié)點(diǎn)發(fā)生靜態(tài)功角失穩(wěn)，系統(tǒng)運(yùn)行人員可采取切機(jī)、系統(tǒng)解列等措施；如果PQ節(jié)點(diǎn)綜合負(fù)荷的廣義電阻裕度μ_r＜0，則表明該P(yáng)Q節(jié)點(diǎn)發(fā)生靜態(tài)電壓失穩(wěn)，系統(tǒng)運(yùn)行人員可采取切負(fù)荷、增加無功補(bǔ)償?shù)却胧Ｈ绻?Sub>r＞0，則表明發(fā)電機(jī)母線節(jié)點(diǎn)能夠維持靜態(tài)功角穩(wěn)定和PQ節(jié)點(diǎn)能夠維持靜態(tài)電壓穩(wěn)定。

步驟G：在電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程中，通過在線辨識廣義電阻裕度與功角位置的相關(guān)性，并考慮母線上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動能，可以快速預(yù)測系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定性，在線決策系統(tǒng)的切機(jī)與解裂方案；根據(jù)PQ節(jié)點(diǎn)的廣義電阻裕度，可以區(qū)分系統(tǒng)振蕩與本地負(fù)荷擾動對節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定評價(jià)產(chǎn)生的影響，快速評價(jià)PQ節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：

其中，在所述步驟B中，判斷發(fā)電機(jī)母線電壓波動是否大于允許范圍的方法如下：

根據(jù)系統(tǒng)的相對綜合動態(tài)等值阻抗的定義

系統(tǒng)相對綜合動態(tài)等值阻抗可簡寫為

式中，

令

如果認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)是理想的PV節(jié)點(diǎn)。其中閾值ε可以通過理論分析得到，例如，當(dāng)取ε＝0.02時，電壓波動對系統(tǒng)相對綜合動態(tài)等值電阻或電抗計(jì)算誤差的影響僅為±2％。如果或認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)電壓波動對計(jì)算誤差的影響已經(jīng)超過允許值，則必須進(jìn)一步分析發(fā)電機(jī)的動態(tài)等值電路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：

其中，在所述步驟B中，發(fā)電機(jī)動態(tài)等值電抗X′和動態(tài)等值電勢E′的計(jì)算方法如下：

根據(jù)發(fā)電機(jī)等值電路的相量關(guān)系圖可得

因?yàn)榧俣‥′維持恒定不變，所以令d(E′²)＝0，發(fā)電機(jī)動態(tài)等值電抗X′計(jì)算方法

上式中，

如果已知發(fā)電機(jī)定子繞組的電阻為R，則可模仿上述方法，得到計(jì)算動態(tài)等值電抗X′的系數(shù)如下：

得到動態(tài)等值電抗X′后，根據(jù)發(fā)電機(jī)等值電路的相量關(guān)系，將X′代入動態(tài)等值電勢E′的表達(dá)式，即可得到相應(yīng)的發(fā)電機(jī)動態(tài)等值電勢E′。