一種鑒別大干擾電網(wǎng)功角失穩(wěn)原因的解耦仿真分析法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鑒別大干擾電網(wǎng)功角失穩(wěn)原因的解耦仿真分析法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)輸送能力同時受到頻率穩(wěn)定極限、電壓穩(wěn)定極限和功角穩(wěn)定極限的限制，功 角穩(wěn)定又可分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾動態(tài)穩(wěn)定和大干擾動態(tài)穩(wěn)定。不同的穩(wěn)定極 限受不同因素影響，每一種電力系統(tǒng)失穩(wěn)形式都存在主要誘因。一般對于功角穩(wěn)定來說系 統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限傳輸功率受到送受端電網(wǎng)電壓和輸電通道阻抗大小的影響，在實際系統(tǒng) 中，其與送受端的等值系統(tǒng)電抗、開機方式、機組勵磁系統(tǒng)的性能、電網(wǎng)電壓水平等因素有 關(guān)，暫態(tài)穩(wěn)定與發(fā)電機組的機電性能直接相關(guān)，但同時也受到電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的制約，動態(tài)穩(wěn) 定則與系統(tǒng)的阻尼特性直接相關(guān)。電力系統(tǒng)機電暫態(tài)過程中，對電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式的判別 有時比較困難，電壓穩(wěn)定和功角穩(wěn)定往往是緊密聯(lián)系，難以區(qū)分的。依據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn) 定導則》對多種不同的形式系統(tǒng)失穩(wěn)作出鑒別時，故障往往既可判定為電壓穩(wěn)定又可判定 為功角穩(wěn)定，在功角穩(wěn)定范疇內(nèi)又難以區(qū)分造成功角失穩(wěn)的細化類型。針對特點并不鮮明 或可能由多種原因造成的穩(wěn)定問題，其鑒別力并不強。
[0003] 目前，在電網(wǎng)出現(xiàn)嚴重故障而迅速(第一或第二個振蕩周期）失去穩(wěn)定時，由于各 種穩(wěn)定問題的耦合特點，研究人員往往需要花費大量時間進行離線計算來確定主要誘因， 且難以給出清晰、直觀的分析鑒定。因此對于電網(wǎng)穩(wěn)定分析來說提出一種快速直觀的功角 穩(wěn)定問題鑒別分析方法對安排合理的運行方式、制定提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平的控制策略、 規(guī)劃和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種計算量小，理論性強，結(jié)論清晰 直觀的鑒別大干擾電網(wǎng)功角失穩(wěn)原因的解耦仿真分析法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下： 一種鑒別大干擾電網(wǎng)功角失穩(wěn)原因的解耦仿真分析法，通過仿真計算的方式單獨考慮 電壓影響因素和電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)影響因素，利用計算出的各個單項影響因素對電網(wǎng)穩(wěn)定影響 情況，綜合鑒別造成電網(wǎng)失去同步的原因。
[0006] 進一步的，具體包括如下步驟： 1) 分解考慮以下影響因素： 影響因素一：電網(wǎng)發(fā)生的故障K造成故障點D ;影響因素二：電網(wǎng)電壓下降和電網(wǎng)切除 故障時拓撲結(jié)構(gòu)由G改變?yōu)門 ; 2) 解耦為以下故障仿真：故障一：用斷線故障模擬故障后的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)由G變?yōu)門 的影響因素；故障二：原故障基礎(chǔ)上限制故障點D電壓，模擬故障點電壓下降因素，同時補 償電氣距離變大因素； 3) 分別仿真計算電網(wǎng)發(fā)生故障一和故障二的穩(wěn)定情況，應用《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導 貝1J》判別電網(wǎng)是否能夠保持同步穩(wěn)定； 4)基于步驟（3)的穩(wěn)定判別結(jié)果，參照如下情況對電網(wǎng)發(fā)生故障K造成失去穩(wěn)定同步 的原因作出鑒別： 情況1 :故障一失穩(wěn)，故障二不失穩(wěn)，故障K造成的電網(wǎng)失穩(wěn)，主要由于故障后，電網(wǎng)結(jié) 構(gòu)改變，達到靜態(tài)穩(wěn)定極限限制； 情況2 :故障一失穩(wěn)，故障二失穩(wěn)，故障K造成的電網(wǎng)失穩(wěn)，由于故障達到暫態(tài)穩(wěn)定限 制和故障后電網(wǎng)達到靜態(tài)穩(wěn)定極限限制共同作用，并且兩個原因皆可單獨造成電網(wǎng)失去穩(wěn) 定； 情況3 :故障一不失穩(wěn)，故障二失穩(wěn)，故障K造成的電網(wǎng)失穩(wěn)，主要由于故障達到暫態(tài)穩(wěn) 定限制原因； 情況4 :故障一不失穩(wěn)，故障二不失穩(wěn)，故障K造成的電網(wǎng)失穩(wěn)，由暫態(tài)穩(wěn)定和故障后靜 態(tài)穩(wěn)定極限限制合力作用造成，是靜穩(wěn)問題和暫穩(wěn)問題相互影響產(chǎn)生，亦可考慮失去動態(tài) 穩(wěn)定。
[0007] 進一步的，所述的步驟2)中補償電氣距離變大方法如下： 使補償后互聯(lián)系統(tǒng)間電氣距離X'小于原系統(tǒng)故障后通道電氣距離X(1)和故障失去輸 電通道電氣距離x(2)的并列值，即令
其中 k e (〇, 1)。
[0008] 進一步的，所述的步驟2)限制故障點D電壓的方法如下： 為了保障故障仿真中短路沖擊效果與原故障形式一致，以使機組機電調(diào)節(jié)作用不變， 如拓寬輸電通道后，故障點D電壓高于原故障，可通過在短路點設(shè)定短路阻抗形式，阻抗大 小采用試探法，使仿真結(jié)果故障點電壓與原故障大致相同的阻抗即可。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得有益效果為： 本發(fā)明提供的一種用于快速鑒別電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的計算方法，該方法基于對電網(wǎng)嚴 重故障影響因素的解耦分析，通過仿真計算的方式單獨考慮電壓影響因素和電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu) 影響因素，利用計算出的各個單項影響因素對電網(wǎng)穩(wěn)定影響情況，綜合鑒別造成電網(wǎng)失去 同步的原因。該方法具有計算量小，理論性強，結(jié)論清晰直觀的特點。該方法可以用于事故 調(diào)查、電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的離線計算。
【附圖說明】
[0010] 附圖1山西北部電網(wǎng)500kV結(jié)構(gòu)圖； 附圖2山西北部電網(wǎng)故障失穩(wěn)情況； 附圖3故障一仿真計算結(jié)果； 附圖4故障二仿真計算結(jié)果； 附圖5雁同電壓對比圖； 附圖6功角失穩(wěn)原因鑒別流程圖。
【具體實施方式】
[0011] 以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細的敘述。
[0012] 實施例1 (1)典型問題提出 運行邊界： 如附圖1所示，某年山西北部電網(wǎng)冬季運行方式下，山西北部500kV電網(wǎng)通過雁同-神 頭和大同-房山兩個輸電通道與主網(wǎng)相連，由雁同-神頭雙回線向山西南部電網(wǎng)輸送功率 2097MW，由大同-房山三回線路向京津唐網(wǎng)輸送功率4656MW。此時特高壓線路長治-南陽 向南輸送功率5000MW。
[0013] 故障描述： 雁同-神頭線路雁同側(cè)發(fā)生單回線路三相短路N-2故障時，保護動作0. 09s跳開故障 偵牝0.1 s雙回線路雙側(cè)跳開。保護動作后，山西北部電網(wǎng)迅速失去功角同步穩(wěn)定，如附圖2 所示。
[0014] 問題提出： 故障后山西北部電網(wǎng)失去同步穩(wěn)定是受以下何種穩(wěn)定極限限制？ 1.雁同-神頭雙回斷開后潮流轉(zhuǎn)移超過大同-房山通道靜穩(wěn)極限。
[0015] 2.短路沖擊超過了機電調(diào)節(jié)性能調(diào)節(jié)能力造成暫態(tài)失穩(wěn)。
[0016] 3.故障激發(fā)了電網(wǎng)非周期動態(tài)失穩(wěn)。
[0017] ⑵方法應用 1)分離考慮以下兩方面影響因素： 影響因素一：電網(wǎng)發(fā)生的故障K造成故障點D，即電網(wǎng)發(fā)生雁同側(cè)發(fā)生單回線路三相短 路N-2故障造成故障點雁同； 影響因素二：電網(wǎng)電壓下降和電網(wǎng)切除故障時拓撲結(jié)構(gòu)由G改變?yōu)門，即電網(wǎng)電壓下降 和電網(wǎng)切除故障時將雁同-神頭通道切除。
[0018] 2)考慮解耦為以下故障仿真， 故障一：原方式下在雁同側(cè)設(shè)置雁同-神頭雙回斷線故障仿真，使山西北網(wǎng)與華北網(wǎng) 聯(lián)系由兩通道變?yōu)閱瓮ǖ溃龃罅穗姎饩嚯x，基本未改變電壓，檢驗系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0019] 故障二：在雁同-神頭設(shè)置原N-2故障，故障后立即改變線路參數(shù)，減小大同-房 山通道的電氣距離，使大同-房山通道電氣距離小于