專利名稱:電力系統(tǒng)在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評估預(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(簡稱暫穩(wěn))評估現(xiàn)已成為大電網(wǎng)調(diào)度運行的迫切需求,其計算周期一般要求在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)評估的預(yù)想故障數(shù)會很大,單個故障的暫穩(wěn)評估時間也會變長。對于數(shù)千臺發(fā)電機(jī)、數(shù)萬個計算節(jié)點的大電網(wǎng),如果不對預(yù)想故障進(jìn)行篩選,在5分鐘之內(nèi)完成上萬個預(yù)想故障的暫穩(wěn)評估,則需要配置大量的計算資源。通常的解決方法是電網(wǎng)調(diào)度運行人員憑離線分析經(jīng)驗篩選出少量的預(yù)想故障,進(jìn)行在線暫穩(wěn)評估,其可靠性與電網(wǎng)調(diào)度運行人員的經(jīng)驗緊密相關(guān)。因此,急需提出電力系統(tǒng)在線暫穩(wěn)評估預(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)度運行人員經(jīng)驗的依賴程度。專利“電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定評估預(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)定裕度和模式計算電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、母線等對安全穩(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)前后兩次運行狀態(tài)中的潮流變化,來確定故障篩選裕度門檻值的提升量。本發(fā)明基于單個預(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)評估的計算時間。本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案來實現(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)評估,則采用基于時域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法對該故障進(jìn)行暫穩(wěn)評估,計算出相應(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)等值計算后的兩臺等值機(jī)之間的互電抗,暫態(tài)電壓跌落安全裕度與薄弱節(jié)點, 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、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)評估中得到的暫穩(wěn)裕度與模式,以及與本次計算對應(yīng)的電力系統(tǒng)運行狀態(tài),相對于上一次的發(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,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、薄弱發(fā)電機(jī)的估算與識別;
3)應(yīng)用暫穩(wěn)裕度隨時間增大而減小的裕度-時間函數(shù),來計及電力系統(tǒng)運行狀態(tài)變化中其它因素對暫穩(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檻值,則不對該故障進(jìn)行基于時域仿真的暫穩(wěn)評估,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行狀態(tài)下的暫穩(wěn)評估結(jié)果;否則,對該故障采用基于時域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法重新進(jìn)行暫穩(wěn)評估。效果和優(yōu)點
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)評估的結(jié)果,結(jié)合本次在線暫穩(wěn)評估的電力系統(tǒng)運行斷面與上一次評估斷面之間的差異,對所有預(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)評估預(yù)想故障集需要依賴電網(wǎng)調(diào)度運行人員經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)置的缺點,大幅度降低需要基于時域仿真的在線暫穩(wěn)評估的預(yù)想故障集規(guī)模,提高在線暫穩(wěn)評估的計算速度,推動大電網(wǎng)在線暫穩(wěn)評估技術(shù)的實用化。
圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1,對本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1中步驟1描述的是若某個預(yù)想故障是第一次進(jìn)行在線暫穩(wěn)評估,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)評估的結(jié)果,包括4個部分
(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(簡稱暫穩(wěn))評估,則采用基于時域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法對該故障進(jìn)行暫穩(wěn)評估,計算出相應(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)等值計算后的兩臺等值機(jī)之間的互電抗,暫態(tài)電壓跌落安全裕度與薄弱節(jié)點,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、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)評估中得到的暫穩(wěn)裕度與模式,以及與本次計算對應(yīng)的電力系統(tǒng)運行狀態(tài),相對于上一次的發(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,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、薄弱發(fā)電機(jī)的估算與識別;3)應(yīng)用暫穩(wěn)裕度隨時間增大而減小的裕度-時間函數(shù),來計及電力系統(tǒng)運行狀態(tài)變化中其它因素對暫穩(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檻值,則不對該故障進(jìn)行基于時域仿真的暫穩(wěn)評估,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行狀態(tài)下的暫穩(wěn)評估結(jié)果;否則,對該故障采用基于時域仿真的暫穩(wěn)量化分析方法重新進(jìn)行暫穩(wěn)評估。
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)定評估預(yù)想故障篩選方法,其特征在于,步驟1)采用基于時域仿真的暫穩(wěn)量化評估結(jié)果包括4個部分(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)臺數(shù),m為模式總數(shù),Li為第i個發(fā)電機(jī)分群模式的穩(wěn)定裕度,且么…^i為第i個發(fā)電機(jī)分群模式中第j臺發(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,對于臨界群發(fā)電機(jī),以受擾軌跡經(jīng)過模式i動態(tài)鞍點時臨界群中發(fā)電機(jī)加速動能最大值為基準(zhǔn),將各臺發(fā)電機(jī)加速動能與該基準(zhǔn)值的比值分別作為其參與因子;對于余下群發(fā)電機(jī),將各臺發(fā)電機(jī)該時刻的減速動能與該基準(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)加速動能達(dá)到最大值的時刻,以該時刻臨界群中發(fā)電機(jī)加速動能最大值為基準(zhǔn),將各臺發(fā)電機(jī)該時刻的加速動能與該基準(zhǔn)值的比值分別作為其參與因子;對于余下群發(fā)電機(jī),將各臺發(fā)電機(jī)該時刻的減速動能與該基準(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)分別等值一臺發(fā)電機(jī)后,兩臺等值機(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)點及其裕度,以及若干個暫態(tài)電壓跌落安全裕度與主導(dǎo)節(jié)點安全裕度之差小于設(shè)定值的次主導(dǎo)節(jié)點,記為[tu,…,I“,…,t“], 其中η為薄弱節(jié)點總數(shù),Iij為薄弱節(jié)點中第i個節(jié)點的暫態(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)點或發(fā)電機(jī)及其裕度,以及若干個暫態(tài)頻率偏移安全裕度與主導(dǎo)節(jié)點或發(fā)電機(jī)安全裕度之差小于設(shè)定值的次主導(dǎo)節(jié)點、發(fā)電機(jī),記為[th.”···,Vfj,···,▽ ],其中1為薄弱節(jié)點、發(fā)電機(jī)的總數(shù),Th、為薄弱節(jié)點、發(fā)電機(jī)中第i個節(jié)點或發(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)評估結(jié)果,并結(jié)合電力系統(tǒng)運行狀態(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個部分 (1)對于暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度與模式的估算相對于上一次暫穩(wěn)評估的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)(簡稱上一次系統(tǒng)狀態(tài)),若有發(fā)電機(jī)投入,則首先針對步驟1)中m個暫態(tài)功角穩(wěn)定模式,基于與本次安全穩(wěn)定評估對應(yīng)的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)(簡稱本次系統(tǒng)狀態(tài)),對于新增發(fā)電機(jī)分別進(jìn)行分群處理及其參與因子計算, 并按步驟1)的處理方法對新的分群模式分別進(jìn)行同調(diào)等值,計算出兩臺等值機(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,計算兩臺發(fā)電機(jī)岌恒定的內(nèi)節(jié)點之間的電氣距離,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)定評估的運行斷面對應(yīng)時刻之間的時間差,式、毛、冬和 k,為設(shè)定的安全穩(wěn)定裕度隨時間下降的斜率
全文摘要
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域,適用于對在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評估中預(yù)想故障進(jìn)行篩選。電力系統(tǒng)中某個預(yù)想故障的暫態(tài)安全穩(wěn)定性與其運行狀態(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)定裕度隨時間增大而減小的裕度-時間函數(shù),來計及電力系統(tǒng)運行狀態(tài)中其它因素對暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度的影響,提出電力系統(tǒng)運行狀態(tài)變化后暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度估算及模式確定方法,對于估算值大于門檻值的預(yù)想故障不再進(jìn)行時域仿真,提高在線暫態(tài)安全穩(wěn)定評估的計算速度。
文檔編號H02J3/00GK102324743SQ201110279948
公開日2012年1月18日 申請日期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 申請人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院