一種基于系統(tǒng)加速能量的切機(jī)控制措施量化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于系統(tǒng)加速能量的切機(jī)控制措施量化方法，為暫態(tài)穩(wěn)定切機(jī)控制措施提供決策依據(jù)，包括：確定多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)失穩(wěn)時的臨界機(jī)群；根據(jù)臨界機(jī)群，基于實(shí)測量測信息建立多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型；計算系統(tǒng)的加速能量；建立切機(jī)措施量化求解方程并求解，得到切機(jī)量計算值；根據(jù)切機(jī)量計算值，結(jié)合實(shí)際發(fā)電機(jī)容量，對切機(jī)量計算值進(jìn)行歸整處理，得到最終的實(shí)際切機(jī)量；繼續(xù)監(jiān)視采取切機(jī)措施后系統(tǒng)的動態(tài)行為，若系統(tǒng)仍趨于失穩(wěn)狀態(tài)，則基于最新量測信息計算下一輪切機(jī)量；該方法充分考慮了系統(tǒng)的動態(tài)特性，求解過程簡單，具有良好的工程應(yīng)用前景。
【專利說明】一種基于系統(tǒng)加速能量的切機(jī)控制措施量化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于系統(tǒng)加速能量的切機(jī)控制措施量化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]暫態(tài)穩(wěn)定控制是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段，暫態(tài)功角失穩(wěn)時，通常對送端系統(tǒng)進(jìn)行切機(jī)控制以保證系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定，合理的切機(jī)量是確保系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的關(guān)鍵。因此，切機(jī)控制措施的量化研究一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模越來越大，暫態(tài)穩(wěn)定控制逐漸向“實(shí)時決策，實(shí)時控制”的方向發(fā)展，快速量化方法是實(shí)現(xiàn)“實(shí)時控制”的前提。近年來廣域測量系統(tǒng)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定的“實(shí)時控制”提供了技術(shù)保障。目前已有的快速量化方法中，無論是能量函數(shù)法還是擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則法，都可用等面積準(zhǔn)則進(jìn)行解釋。基于受擾軌跡曲線運(yùn)用等面積準(zhǔn)則求取切機(jī)量，必須求解采取切機(jī)控制措施前系統(tǒng)的不穩(wěn)定平衡點(diǎn)和采取切機(jī)控制措施后系統(tǒng)新的不穩(wěn)定平衡點(diǎn)，進(jìn)而計算面積積分和臨界切機(jī)量。所述不穩(wěn)定平衡點(diǎn)，分別由采取控制措施前和控制措施后的功率平衡方程決定。為了求取這兩個不穩(wěn)定平衡點(diǎn)，需要對電磁功率曲線進(jìn)行預(yù)測，通常采用三角函數(shù)擬合技術(shù)來建立功率平衡方程。
[0003]這種基于等面積準(zhǔn)則的切機(jī)量化方法，在“實(shí)時分析，實(shí)時決策”的控制策略中，存在著兩方面的問題:一方面需要確定面積積分的起始條件和終止條件，從而計算最大加速面積和最大減速面積。這對實(shí)時分析提出了更高要求，需要綜合全網(wǎng)實(shí)時信息進(jìn)行判斷；另一方面積分路徑難以確定，尤其是不穩(wěn)定平衡點(diǎn)的計算。通常所采用的三角函數(shù)擬合技術(shù)并不能準(zhǔn)確預(yù)測電磁功率，尤其對于多機(jī)失穩(wěn)模式。這主要是由于在多機(jī)失穩(wěn)模式下，不同發(fā)電機(jī)穿越不穩(wěn)定平衡點(diǎn)的時刻不同。特別是在不穩(wěn)定平衡點(diǎn)附近，等值電磁功率會發(fā)生強(qiáng)烈畸變。此外，其振蕩周期也發(fā)生了變化，因而難以用類正弦曲線來擬合?？梢姡\(yùn)用等面積法則進(jìn)行控制措施量化求解時在計算上并不方便，在工程實(shí)際中迫切需要研究更加簡便的切機(jī)量計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及一種基于系統(tǒng)加速能量的切機(jī)控制措施量化方法，用于為暫態(tài)穩(wěn)定切機(jī)控制措施提供決策依據(jù)，該方法包括:
[0005]步驟SI，通過WAMS量測系統(tǒng)測量的信息確定故障后多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)失穩(wěn)時的臨界機(jī)群；
[0006]步驟S2，以T為采樣周期通過所述WAMS量測系統(tǒng)周期性的獲取臨界機(jī)群的動態(tài)信息，建立所述多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型；
[0007]步驟S3，根據(jù)所述等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型，計算所述多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的加速倉;
[0008]步驟S4，根據(jù)所述多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的加速能量，建立切機(jī)措施量化求解方程并求解，得到切機(jī)量計算值；
[0009]步驟S5，根據(jù)所述切機(jī)量計算值，結(jié)合實(shí)際發(fā)電機(jī)容量，對切機(jī)量計算值進(jìn)行歸整處理，得到最終的實(shí)際切機(jī)量；
[0010]步驟S6，繼續(xù)監(jiān)視采取切機(jī)控制措施后多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的動態(tài)行為，若系統(tǒng)仍趨于失穩(wěn)狀態(tài)，則基于最新量測信息計算下一輪切機(jī)量，設(shè)置i的值為i=i+T，執(zhí)行步驟SI。[0011 ] 進(jìn)一步地，所述步驟SI中，通過WAMS量測系統(tǒng)測量的信息確定故障后多機(jī)系統(tǒng)失穩(wěn)時的臨界機(jī)群，需要基于全網(wǎng)發(fā)電機(jī)的功角曲線進(jìn)行判斷。 [0012]進(jìn)一步地，所述步驟S2中，從故障后開始通過所述WAMS量測系統(tǒng)周期性的獲取臨界機(jī)群的動態(tài)特征信息，所述聯(lián)絡(luò)斷面動態(tài)特征信息的采樣周期T與所述WAMS量測系統(tǒng)中的PMU測量單元的采樣周期相同；
[0013]所述臨界機(jī)群的動態(tài)特征信息包括不同時刻發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率、輸出的有功功率、發(fā)電機(jī)功角及轉(zhuǎn)速差；其中，故障后第i時刻第k臺發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率為/^、輸出的有功功率為發(fā)電機(jī)功角為€、轉(zhuǎn)速差為4 ο
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟S2中，根據(jù)臨界機(jī)群的動態(tài)特征信息，建立多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型，其方法為:
[0015]假設(shè)臨界機(jī)群為領(lǐng)先群S和滯后群Α，則等值兩機(jī)系統(tǒng)為:
[0016]十且
【權(quán)利要求】
1.一種基于系統(tǒng)加速能量的切機(jī)控制措施量化方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟SI，通過WAMS量測系統(tǒng)測量的信息確定故障后多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)失穩(wěn)時的臨界機(jī)群； 步驟S2，以T為采樣周期通過所述WAMS量測系統(tǒng)周期性的獲取臨界機(jī)群的動態(tài)特征信息，建立多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型； 步驟S3，根據(jù)所述等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型，計算多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的加速能量； 步驟S4，根據(jù)所述多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的加速能量，建立切機(jī)措施量化求解方程并求解，得到切機(jī)量計算值； 步驟S5，根據(jù)所述切機(jī)量計算值，結(jié)合實(shí)際發(fā)電機(jī)容量，對切機(jī)量計算值進(jìn)行歸整處理，得到最終的實(shí)際切機(jī)量； 步驟S6，繼續(xù)監(jiān)視采取切機(jī)控制措施后多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的動態(tài)行為，若系統(tǒng)仍趨于失穩(wěn)狀態(tài)，則基于最新量測信息計算下一輪切機(jī)量，設(shè)置第i時刻的值為i=i+T，執(zhí)行步驟SI。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI中，基于全網(wǎng)發(fā)電機(jī)的功角曲線、通過WAMS量測系統(tǒng)測量的信息確定故障后多機(jī)系統(tǒng)失穩(wěn)時的臨界機(jī)群。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，從故障后開始通過所述WAMS量測系統(tǒng)周期性的獲取臨界機(jī)群的動態(tài)特征信息，所述聯(lián)絡(luò)斷面動態(tài)特征信息的采樣周期T與所述WAMS量測系統(tǒng)中的PMU測量單元的采樣周期相同； 所述臨界機(jī)群的動 態(tài)特征信息包括不同時刻發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率、輸出的有功功率、發(fā)電機(jī)功角及轉(zhuǎn)速差；其中，故障后第i時刻第k臺發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率為、輸出的有功功率為&，發(fā)電機(jī)功角為4、轉(zhuǎn)速差為4?
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，根據(jù)臨界機(jī)群的動態(tài)特征信息，建立多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型，其方法為: 假設(shè)臨界機(jī)群為領(lǐng)先群S和滯后群A，則等值兩機(jī)系統(tǒng)為:
且
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中，根據(jù)等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型，計算系統(tǒng)的加速能量，其方法為: 基于等值單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型，多機(jī)互聯(lián)電力系統(tǒng)的修正暫態(tài)動能Ek。。、修正暫態(tài)勢能Ep。。及全系統(tǒng)修正暫態(tài)能量Ε。。的關(guān)系定義如下:

6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中，根據(jù)系統(tǒng)的加速能量，建立切機(jī)措施量化求解方程并求解，得到切機(jī)量計算值，其方法為: 設(shè)切機(jī)措施實(shí)施時刻為tk，切機(jī)量為Λ Pm，系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定，則:
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S5中，根據(jù)實(shí)際發(fā)電機(jī)容量，采取向上歸整方法對切機(jī)量計算值進(jìn)行歸整處理，即選擇大于切機(jī)量計算值的最小離散值作為實(shí)際切機(jī)量。
【文檔編號】H02J3/38GK103606952SQ201310585808
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】湯涌, 吳為, 孫華東 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院