專(zhuān)利名稱(chēng)：電力系統(tǒng)在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評(píng)估預(yù)想故障篩選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域，適用于電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評(píng)估。
背景技術(shù)：
在此處鍵入背景技術(shù)描述段落在線暫態(tài)安全穩(wěn)定(簡(jiǎn)稱(chēng)暫穩(wěn))評(píng)估現(xiàn)已成為大電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的迫切需求，其計(jì)算周期一般要求在5分鐘之內(nèi)。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的增大，需要進(jìn)行在線暫穩(wěn)評(píng)估的預(yù)想故障數(shù)會(huì)很大，單個(gè)故障的暫穩(wěn)評(píng)估時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。對(duì)于數(shù)千臺(tái)發(fā)電機(jī)、數(shù)萬(wàn)個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的大電網(wǎng)，如果不對(duì)預(yù)想故障進(jìn)行篩選，在5分鐘之內(nèi)完成上萬(wàn)個(gè)預(yù)想故障的暫穩(wěn)評(píng)估，則需要配置大量的計(jì)算資源。通常的解決方法是電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員憑離線分析經(jīng)驗(yàn)篩選出少量的預(yù)想故障，進(jìn)行在線暫穩(wěn)評(píng)估，其可靠性與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)緊密相關(guān)。因此，急需提出電力系統(tǒng)在線暫穩(wěn)評(píng)估預(yù)想故障篩選方法，降低預(yù)想故障集的設(shè)置與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)程度。專(zhuān)利“電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評(píng)估預(yù)想故障集自適應(yīng)篩選方法”(ZL 2008 1 0243660. 7)基于所有預(yù)想故障的安全穩(wěn)定裕度和模式計(jì)算電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、母線等對(duì)安全穩(wěn)定的綜合影響因子，再綜合考慮相應(yīng)元件在電力系統(tǒng)前后兩次運(yùn)行狀態(tài)中的潮流變化，來(lái)確定故障篩選裕度門(mén)檻值的提升量。本發(fā)明基于單個(gè)預(yù)想故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定、暫態(tài)電壓跌落安全、暫態(tài)電壓穩(wěn)定和暫態(tài)頻率偏移安全的裕度及模式信息，結(jié)合該故障安全穩(wěn)定模式中相關(guān)元件的潮流變化和投/退等信息，分別估算出新的運(yùn)行狀態(tài)下該故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定、暫態(tài)電壓跌落安全、暫態(tài)電壓穩(wěn)定和暫態(tài)頻率偏移安全的裕度，并確定其相應(yīng)的安全穩(wěn)定模式。與已有專(zhuān)利技術(shù)相比，本發(fā)明一方面考慮了不同元件潮流的變化對(duì)安全穩(wěn)定裕度影響的雙向性，另一方面考慮了不同安全穩(wěn)定機(jī)理的差別和元件投/退對(duì)安全穩(wěn)定裕度與模式的影響，因此，本發(fā)明的篩選效率通常情況下會(huì)更高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是從預(yù)想故障集中篩選出需要重新評(píng)估暫穩(wěn)的所有嚴(yán)重故障，減少電力系統(tǒng)在線暫穩(wěn)評(píng)估的計(jì)算時(shí)間。本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括下述步驟
1)若某一預(yù)想故障是首次進(jìn)行在線暫穩(wěn)評(píng)估，則采用基于時(shí)域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法對(duì)該故障進(jìn)行暫穩(wěn)評(píng)估，計(jì)算出相應(yīng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、發(fā)電機(jī)分群模式及按分群模式進(jìn)行同調(diào)等值計(jì)算后的兩臺(tái)等值機(jī)之間的互電抗，暫態(tài)電壓跌落安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)， 暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度與薄弱負(fù)荷，以及暫態(tài)頻率偏移安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)、薄弱發(fā)電機(jī)等信息；否則，直接進(jìn)入下一步；
2)綜合考慮該故障在上一次在線暫穩(wěn)評(píng)估中得到的暫穩(wěn)裕度與模式，以及與本次計(jì)算對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，相對(duì)于上一次的發(fā)電機(jī)出力變化、負(fù)荷變化以及元件投/退等關(guān)鍵影響因素，分別進(jìn)行暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度與發(fā)電機(jī)分群模式，暫態(tài)電壓跌落安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)，暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度與薄弱負(fù)荷，以及暫態(tài)頻率偏移安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)、薄弱發(fā)電機(jī)的估算與識(shí)別；
3)應(yīng)用暫穩(wěn)裕度隨時(shí)間增大而減小的裕度-時(shí)間函數(shù)，來(lái)計(jì)及電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化中其它因素對(duì)暫穩(wěn)裕度的影響，在上述估算值的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行該故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、暫態(tài)電壓跌落安全裕度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和暫態(tài)頻率偏移安全裕度的估算；
4)若該故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、暫態(tài)電壓跌落安全裕度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和暫態(tài)頻率偏移安全裕度的估算值，均大于相應(yīng)的故障篩選的裕度門(mén)檻值，則不對(duì)該故障進(jìn)行基于時(shí)域仿真的暫穩(wěn)評(píng)估，直接采用步驟2)確定的安全穩(wěn)定模式和步驟3)估算出的裕度，作為該故障在新的運(yùn)行狀態(tài)下的暫穩(wěn)評(píng)估結(jié)果；否則，對(duì)該故障采用基于時(shí)域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法重新進(jìn)行暫穩(wěn)評(píng)估。效果和優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明基于暫穩(wěn)量化分析理論，充分應(yīng)用了電力系統(tǒng)上一次在線暫穩(wěn)評(píng)估的結(jié)果，結(jié)合本次在線暫穩(wěn)評(píng)估的電力系統(tǒng)運(yùn)行斷面與上一次評(píng)估斷面之間的差異，對(duì)所有預(yù)想故障進(jìn)行暫穩(wěn)裕度估算，并重新確定安全穩(wěn)定模式，以安全穩(wěn)定裕度為指標(biāo)進(jìn)行故障篩選。由于通常情況下暫穩(wěn)裕度不足的故障數(shù)占N-I預(yù)想故障全集的比例比較小，因此，采用本發(fā)明可從根本上克服電力系統(tǒng)在線暫穩(wěn)評(píng)估預(yù)想故障集需要依賴(lài)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置的缺點(diǎn)，大幅度降低需要基于時(shí)域仿真的在線暫穩(wěn)評(píng)估的預(yù)想故障集規(guī)模，提高在線暫穩(wěn)評(píng)估的計(jì)算速度，推動(dòng)大電網(wǎng)在線暫穩(wěn)評(píng)估技術(shù)的實(shí)用化。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1，對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1中步驟1描述的是若某個(gè)預(yù)想故障是第一次進(jìn)行在線暫穩(wěn)評(píng)估，則轉(zhuǎn)入步驟 6，不進(jìn)行篩選處理；否則，進(jìn)入步驟2，進(jìn)行篩選處理，即該故障已有上一次在線暫穩(wěn)評(píng)估的結(jié)果，包括4個(gè)部分
(1)暫態(tài)功角穩(wěn)定的發(fā)電機(jī)主導(dǎo)模式及其裕度和等值電抗，以及若干個(gè)暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度與主導(dǎo)模式穩(wěn)定裕度之差小于設(shè)定值的發(fā)電機(jī)次主導(dǎo)分群模式，記為{[
權(quán)利要求
1.電力系統(tǒng)在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評(píng)估預(yù)想故障篩選方法，包括以下步驟1)若某一預(yù)想故障是首次進(jìn)行在線暫態(tài)安全穩(wěn)定(簡(jiǎn)稱(chēng)暫穩(wěn))評(píng)估，則采用基于時(shí)域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法對(duì)該故障進(jìn)行暫穩(wěn)評(píng)估，計(jì)算出相應(yīng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、發(fā)電機(jī)分群模式及按分群模式進(jìn)行同調(diào)等值計(jì)算后的兩臺(tái)等值機(jī)之間的互電抗，暫態(tài)電壓跌落安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)，暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度與薄弱負(fù)荷，以及暫態(tài)頻率偏移安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)、薄弱發(fā)電機(jī)等信息；否則，直接進(jìn)入下一步；2)綜合考慮該故障在上一次在線暫穩(wěn)評(píng)估中得到的暫穩(wěn)裕度與模式，以及與本次計(jì)算對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，相對(duì)于上一次的發(fā)電機(jī)出力變化、負(fù)荷變化以及元件投/退等關(guān)鍵影響因素，分別進(jìn)行暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度與發(fā)電機(jī)分群模式，暫態(tài)電壓跌落安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)，暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度與薄弱負(fù)荷，以及暫態(tài)頻率偏移安全裕度與薄弱節(jié)點(diǎn)、薄弱發(fā)電機(jī)的估算與識(shí)別；3)應(yīng)用暫穩(wěn)裕度隨時(shí)間增大而減小的裕度-時(shí)間函數(shù)，來(lái)計(jì)及電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化中其它因素對(duì)暫穩(wěn)裕度的影響，在上述估算值的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行該故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、暫態(tài)電壓跌落安全裕度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和暫態(tài)頻率偏移安全裕度的估算；4)若該故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、暫態(tài)電壓跌落安全裕度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和暫態(tài)頻率偏移安全裕度的估算值，均大于相應(yīng)的篩選故障的裕度門(mén)檻值，則不對(duì)該故障進(jìn)行基于時(shí)域仿真的暫穩(wěn)評(píng)估，直接采用步驟2)確定的安全穩(wěn)定模式和步驟3)估算出的裕度，作為該故障在新的運(yùn)行狀態(tài)下的暫穩(wěn)評(píng)估結(jié)果；否則，對(duì)該故障采用基于時(shí)域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法重新進(jìn)行暫穩(wěn)評(píng)估。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的電力系統(tǒng)在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評(píng)估預(yù)想故障篩選方法，其特征在于，步驟1)采用基于時(shí)域仿真的暫穩(wěn)量化評(píng)估結(jié)果包括4個(gè)部分(1)暫態(tài)功角穩(wěn)定的發(fā)電機(jī)主導(dǎo)模式及其裕度和等值電抗，以及若干個(gè)暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度與主導(dǎo)模式穩(wěn)定裕度之差小于設(shè)定值的發(fā)電機(jī)次主導(dǎo)分群模式，記為{[^u，(毛，，Λ'.ι ‘ ..., .j^1),]，…，[扎.i, (4.i，‘…，]，…，(1.歷，(/U,…，也."D，U ]丨，其中N為發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)，m為模式總數(shù),Li為第i個(gè)發(fā)電機(jī)分群模式的穩(wěn)定裕度，且么…^i為第i個(gè)發(fā)電機(jī)分群模式中第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的參與因子，臨界群發(fā)電機(jī)參與因子為正，余下群發(fā)電機(jī)參與因子為負(fù)，且Ii >….之4,· (若 小于0，對(duì)于臨界群發(fā)電機(jī)，以受擾軌跡經(jīng)過(guò)模式i動(dòng)態(tài)鞍點(diǎn)時(shí)臨界群中發(fā)電機(jī)加速動(dòng)能最大值為基準(zhǔn)，將各臺(tái)發(fā)電機(jī)加速動(dòng)能與該基準(zhǔn)值的比值分別作為其參與因子；對(duì)于余下群發(fā)電機(jī)，將各臺(tái)發(fā)電機(jī)該時(shí)刻的減速動(dòng)能與該基準(zhǔn)值的比值的負(fù)數(shù)分別作為其參與因子；若？？“大于等于0，對(duì)于臨界群發(fā)電機(jī)，先確定受擾軌跡在該模式最嚴(yán)重的擺次中臨界群等值發(fā)電機(jī)加速動(dòng)能達(dá)到最大值的時(shí)刻，以該時(shí)刻臨界群中發(fā)電機(jī)加速動(dòng)能最大值為基準(zhǔn)，將各臺(tái)發(fā)電機(jī)該時(shí)刻的加速動(dòng)能與該基準(zhǔn)值的比值分別作為其參與因子；對(duì)于余下群發(fā)電機(jī)，將各臺(tái)發(fā)電機(jī)該時(shí)刻的減速動(dòng)能與該基準(zhǔn)值的比值的負(fù)數(shù)分別作為其參與因子)，U為根據(jù)分群模式i，將臨界群和余下群的發(fā)電機(jī)分別等值一臺(tái)發(fā)電機(jī)后，兩臺(tái)等值機(jī)之間的互電抗，其中臨界群和余下群的發(fā)電機(jī)分別按完全同調(diào)的恒定發(fā)電機(jī)進(jìn)行同調(diào)等值，負(fù)荷按靜特性模型處理；(2)暫態(tài)電壓跌落安全的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)及其裕度，以及若干個(gè)暫態(tài)電壓跌落安全裕度與主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)安全裕度之差小于設(shè)定值的次主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，記為[tu，…，I“，…，t“]， 其中η為薄弱節(jié)點(diǎn)總數(shù)，Iij為薄弱節(jié)點(diǎn)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的暫態(tài)電壓跌落安全裕度，且 I “ ^ - ^ U ；(3)暫態(tài)電壓穩(wěn)定的主導(dǎo)負(fù)荷及其裕度，以及若干個(gè)暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度與主導(dǎo)負(fù)荷穩(wěn)定裕度之差小于設(shè)定值的次主導(dǎo)負(fù)荷，記為[Sm1,…，〒_.,…，^^ ]，其中k為薄弱負(fù)荷總數(shù)，Ii為薄弱負(fù)荷中第i個(gè)負(fù)荷的暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度，且J^j <…S Vmj ；(4)暫態(tài)頻率偏移安全的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)或發(fā)電機(jī)及其裕度，以及若干個(gè)暫態(tài)頻率偏移安全裕度與主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)或發(fā)電機(jī)安全裕度之差小于設(shè)定值的次主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)、發(fā)電機(jī)，記為[th.”···，Vfj，···，▽ ]，其中1為薄弱節(jié)點(diǎn)、發(fā)電機(jī)的總數(shù),Th、為薄弱節(jié)點(diǎn)、發(fā)電機(jī)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的暫態(tài)頻率偏移安全裕度，且<…S 1.”
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的電力系統(tǒng)在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評(píng)估預(yù)想故障篩選方法，其特征在于，步驟2)如何應(yīng)用該故障上一次的暫穩(wěn)評(píng)估結(jié)果，并結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化信息，進(jìn)行暫穩(wěn)裕度與模式的估算，其中包括4個(gè)部分 (1)對(duì)于暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度與模式的估算相對(duì)于上一次暫穩(wěn)評(píng)估的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)上一次系統(tǒng)狀態(tài))，若有發(fā)電機(jī)投入，則首先針對(duì)步驟1)中m個(gè)暫態(tài)功角穩(wěn)定模式，基于與本次安全穩(wěn)定評(píng)估對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)本次系統(tǒng)狀態(tài))，對(duì)于新增發(fā)電機(jī)分別進(jìn)行分群處理及其參與因子計(jì)算， 并按步驟1)的處理方法對(duì)新的分群模式分別進(jìn)行同調(diào)等值，計(jì)算出兩臺(tái)等值機(jī)之間的互電抗Xii ；以暫態(tài)功角穩(wěn)定主導(dǎo)模式為例，分別計(jì)算出該發(fā)電機(jī)與余下群等值發(fā)電機(jī)之間的電氣距離&，以及與臨界群等值發(fā)電機(jī)之間的電氣距離Xi ,再分別計(jì)算出臨界群中參與因子最大的發(fā)電機(jī)與余下群等值發(fā)電機(jī)之間的電氣距離A1，以及余下群中參與因子絕對(duì)值最大的發(fā)電機(jī)與臨界群等值發(fā)電機(jī)之間的電氣距離！“(忽略電阻，計(jì)算兩臺(tái)發(fā)電機(jī)岌恒定的內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離，下同)，若》大于等于A ,則將該發(fā)電機(jī)加入到該模式的臨界群機(jī)組中，并將
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的電力系統(tǒng)在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評(píng)估預(yù)想故障篩選方法，其特征在于，步驟幻在步驟2)的暫穩(wěn)裕度估算值基礎(chǔ)上，分別采用公式(7)- (10)估算該故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、暫態(tài)電壓跌落安全裕度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和暫態(tài)頻率偏移安全裕度，式中Δ 為前后兩次安全穩(wěn)定評(píng)估的運(yùn)行斷面對(duì)應(yīng)時(shí)刻之間的時(shí)間差，式、毛、冬和 k,為設(shè)定的安全穩(wěn)定裕度隨時(shí)間下降的斜率
全文摘要
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域，適用于對(duì)在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評(píng)估中預(yù)想故障進(jìn)行篩選。電力系統(tǒng)中某個(gè)預(yù)想故障的暫態(tài)安全穩(wěn)定性與其運(yùn)行狀態(tài)緊密相關(guān)，本發(fā)明基于暫態(tài)安全穩(wěn)定量化分析方法，綜合考慮發(fā)電機(jī)分群模式、發(fā)電機(jī)出力變化、負(fù)荷變化以及元件投退等關(guān)鍵影響因素，并應(yīng)用暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度隨時(shí)間增大而減小的裕度-時(shí)間函數(shù)，來(lái)計(jì)及電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)中其它因素對(duì)暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度的影響，提出電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化后暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度估算及模式確定方法，對(duì)于估算值大于門(mén)檻值的預(yù)想故障不再進(jìn)行時(shí)域仿真，提高在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評(píng)估的計(jì)算速度。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102324743SQ201110279948
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者劉韶峰, 周海峰, 徐偉, 徐泰山, 方勇杰, 李碧君, 薛峰, 薛禹勝, 馬明, 鮑顏紅 申請(qǐng)人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院