[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

本發(fā)明公開了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。該方法取系統(tǒng)注入節(jié)點(diǎn)電流為參考相量，對系統(tǒng)進(jìn)行相對綜合動(dòng)態(tài)等值：對于PV節(jié)點(diǎn)電壓有波動(dòng)情形，提出評價(jià)發(fā)電機(jī)內(nèi)部虛擬PV節(jié)點(diǎn)靜態(tài)功角穩(wěn)定的廣義電阻裕度；對于PQ節(jié)點(diǎn)，將綜合負(fù)荷等值為動(dòng)態(tài)阻抗后的動(dòng)態(tài)電勢不變模型，通過分解負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性與時(shí)間動(dòng)態(tài)特性，提出評價(jià)PQ節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定的廣義電阻裕度；根據(jù)廣義電阻裕度，快速評價(jià)電源節(jié)點(diǎn)的功角穩(wěn)定性，或判斷負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性。在線應(yīng)用時(shí)，各等值參數(shù)估計(jì)均不依賴系統(tǒng)的詳細(xì)模型。本發(fā)明統(tǒng)一了動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定與靜態(tài)功角穩(wěn)定的評價(jià)指標(biāo)，特別適用于含新能源(功率雙向流動(dòng)且隨機(jī)波動(dòng))系統(tǒng)的在線穩(wěn)定評估與控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析方法，特別是一種用廣義電阻裕度的評價(jià)靜態(tài)電壓穩(wěn)定與功角穩(wěn)定的方法，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

戴維南等值方法在電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在線評估中存在理論缺陷：等值電路參數(shù)辨識(shí)必須依賴廣域測量信息；由于電力系統(tǒng)具有非解析特性，等值電路參數(shù)沒有復(fù)數(shù)意義；特別是，基于等值參數(shù)的電壓穩(wěn)定指標(biāo)不能區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)部擾動(dòng)與本地負(fù)荷擾動(dòng)的本質(zhì)特征。相對綜合動(dòng)態(tài)等值取注入節(jié)點(diǎn)電流作為測量參考相量，是一種跟蹤系統(tǒng)內(nèi)部電勢搖擺的柔性動(dòng)態(tài)等值，其等值參數(shù)可以局部測量。

由于戴維南等值阻抗沒有復(fù)數(shù)意義，只能研究負(fù)荷靜態(tài)等值阻抗模與系統(tǒng)戴維南等值阻抗模的匹配關(guān)系，負(fù)荷阻抗模裕度不能反映負(fù)荷功率因數(shù)的大小及其動(dòng)態(tài)變化信息。從本質(zhì)上看，綜合負(fù)荷的功率因數(shù)是動(dòng)態(tài)變化的，對于負(fù)荷功率因數(shù)動(dòng)態(tài)變化的情形，電壓穩(wěn)定靈敏度指標(biāo)沒有意義。因此，必須將電阻裕度推廣到PQ節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定的在線監(jiān)測與評估。應(yīng)用相對綜合動(dòng)態(tài)等值方法，可以獨(dú)立研究負(fù)荷靜態(tài)等值電阻與系統(tǒng)相對綜合動(dòng)態(tài)等值電阻的匹配關(guān)系，負(fù)荷電阻裕度充分反映了負(fù)荷功率因數(shù)的大小及其動(dòng)態(tài)變化信息。但是，當(dāng)發(fā)電機(jī)母線電壓有波動(dòng)時(shí)，如果簡單地應(yīng)用電阻裕度評價(jià)該節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)功角穩(wěn)定性，將會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)論，更不能應(yīng)用阻抗模裕度評價(jià)該節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于廣義電阻裕度評價(jià)電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定和功角穩(wěn)定的方法。在電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程中，廣義電阻裕度能夠反應(yīng)發(fā)電機(jī)功角同步能力，通過在線辨識(shí)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(dòng)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。將綜合負(fù)荷等值為動(dòng)態(tài)阻抗后的動(dòng)態(tài)電勢不變模型，能夠分解負(fù)荷功率的電壓靜態(tài)特性與時(shí)間動(dòng)態(tài)特性，能夠區(qū)分系統(tǒng)振蕩與本地負(fù)荷擾動(dòng)對節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定評價(jià)產(chǎn)生的影響。廣義電阻裕度統(tǒng)一了動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定與靜態(tài)功角穩(wěn)定的評價(jià)指標(biāo)，能夠快速評價(jià)PV節(jié)點(diǎn)電壓有波動(dòng)情形的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)功角穩(wěn)定性和綜合負(fù)荷的電壓穩(wěn)定性。

本發(fā)明的解決方案如下。其特征在于以下步驟：

步驟A：當(dāng)電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)或發(fā)生故障時(shí)，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(dòng)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(dòng)態(tài)電抗X′后的動(dòng)態(tài)電勢E′不變模型，但是動(dòng)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(dòng)態(tài)等值參數(shù)，其數(shù)值可以在線辨識(shí)。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(dòng)態(tài)等值電抗X′和動(dòng)態(tài)等值電勢E′。

步驟C：對于發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，從動(dòng)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(dòng)態(tài)等值，便可以得到系統(tǒng)的相對綜合動(dòng)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