一種基于軌跡的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種基于軌跡的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)距離、大容量，跨區(qū)交直流輸電和全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)格局的逐漸形成，在取得巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題更加復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)不同斷面之間的耦合特性有所加強(qiáng)，給傳統(tǒng)的穩(wěn)定分析與控制帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。防止電力系統(tǒng)崩潰瓦解，進(jìn)而防止大面積停電事故的發(fā)生，是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門(mén)最重要的職責(zé)之一。
[0003]EEAC建立了非線(xiàn)性穩(wěn)定性的故障失穩(wěn)模式概念，實(shí)際電力系統(tǒng)仿真中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)發(fā)生故障后可能出現(xiàn)多個(gè)失穩(wěn)模式共存的情況。對(duì)一個(gè)失穩(wěn)模式有效的控制措施可能惡化另外一個(gè)失穩(wěn)模式，我們將這樣兩個(gè)失穩(wěn)模式對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵斷面定義為電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面。暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面有這樣的性質(zhì):當(dāng)一個(gè)斷面的功率增加時(shí)，會(huì)導(dǎo)致另外一個(gè)斷面的暫態(tài)穩(wěn)定極限下降。
[0004]隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，動(dòng)態(tài)過(guò)程中不同區(qū)域電網(wǎng)間的相互影響可能會(huì)增強(qiáng)，原本互不相關(guān)輸電斷面間的穩(wěn)定問(wèn)題也可能會(huì)相互耦合。特別是特高壓互聯(lián)電網(wǎng)過(guò)渡期間，網(wǎng)內(nèi)輸電輸電斷面穩(wěn)定問(wèn)題的相互關(guān)聯(lián)性有加強(qiáng)之勢(shì)，輸電能力的交互影響也日益凸顯，每一個(gè)輸電斷面的穩(wěn)定輸送水平不但與本輸電斷面的輸送功率密切相關(guān)，而且還受其他輸電斷面輸送功率大小和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變化的影響，同一故障下不同輸電輸電斷面功率水平或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下可能導(dǎo)致不同的失穩(wěn)模式，同一關(guān)鍵輸電斷面故障后也可能激發(fā)不同的失穩(wěn)模式；針對(duì)某一失穩(wěn)模式的控制措施對(duì)其它失穩(wěn)模式可能失效甚至帶來(lái)危險(xiǎn)的控制負(fù)效應(yīng)問(wèn)題，極端狀況甚至?xí)ぐl(fā)其它模式的相繼失穩(wěn)，這些因素均給電網(wǎng)安全運(yùn)行控制帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。如果沒(méi)有整體的協(xié)調(diào)考慮，僅通過(guò)采取簡(jiǎn)單的控制手段有時(shí)可能難以滿(mǎn)足系統(tǒng)全局穩(wěn)定問(wèn)題的整體解決，即便能解決，方案也存在優(yōu)化問(wèn)題。
[0005]研宄表明，已發(fā)生的諸多大停電事故與系統(tǒng)的暫態(tài)失穩(wěn)相關(guān)或因其而引發(fā)其他問(wèn)題，且事后分析表明，很多連鎖故障和隨后大停電事故的發(fā)生，都是因?qū)﹄娋W(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程發(fā)展機(jī)理的了解不足，并缺乏相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施所致。而該過(guò)程中最重要的問(wèn)題之一便是，缺乏對(duì)大電網(wǎng)內(nèi)穩(wěn)定問(wèn)題相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵輸電斷面的識(shí)別技術(shù)。為此，亟待加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行中強(qiáng)相關(guān)輸電輸電斷面的識(shí)別，以提高大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
[0006]中國(guó)專(zhuān)利ZL200910034259.7公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)故障的暫態(tài)穩(wěn)定關(guān)鍵輸電斷面識(shí)別方法，根據(jù)這一方法可以利用機(jī)組參與因子和靈敏度確定關(guān)鍵輸電斷面。另一份中國(guó)專(zhuān)利ZL200910026801.4公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定模式中元件參與因子識(shí)別方法，根據(jù)這一方法可以計(jì)算出相應(yīng)分群方式下的機(jī)組的參與因子。結(jié)合上述兩份中國(guó)文件，則可以確定電力系統(tǒng)故障的關(guān)鍵輸電斷面。但是，如何識(shí)別電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，目前仍無(wú)行之有效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是:為了提高對(duì)大電網(wǎng)內(nèi)暫態(tài)穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)的輸電斷面識(shí)別能力，掌握不同輸電斷面間暫態(tài)穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)程度，給出一種基于軌跡的電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面識(shí)別方法。該方法基于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定量化分析工具，利用系統(tǒng)等值單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)功-角響應(yīng)曲線(xiàn)在第一擺次內(nèi)的波峰數(shù)量初步判斷系統(tǒng)是否可能存在暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，若波峰數(shù)量大于1，則進(jìn)一步分別對(duì)領(lǐng)前群和余下群進(jìn)行基于慣量中心的兩機(jī)等值，比較不同群內(nèi)等值兩機(jī)任一時(shí)刻的功角相位差最終判斷系統(tǒng)是否存在暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面。
[0008]具體地說(shuō)，本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟:
1-1)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、模型和參數(shù)，進(jìn)行預(yù)想故障下的暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)域仿真；
1-2)基于仿真軌跡和EEAC擴(kuò)展等面積法則，識(shí)別發(fā)電機(jī)領(lǐng)前群和余下群，記領(lǐng)前群為S群、余下群為A群；
根據(jù)S群中各臺(tái)機(jī)組EEAC主導(dǎo)模式的參與因子及各機(jī)組對(duì)斷面組成元件有功功率的靈敏度確定關(guān)鍵輸電斷面，記這一關(guān)鍵輸電斷面為T(mén)l斷面，并將S群和A群的機(jī)組分別等值為一臺(tái)發(fā)電機(jī)，得到等值兩機(jī)系統(tǒng)，然后將等值兩機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步等值成單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，根據(jù)仿真過(guò)程中每一時(shí)間步長(zhǎng)下等值發(fā)電機(jī)電磁功率、機(jī)械功率、功角，得到預(yù)想故障下系統(tǒng)的等值單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)功-角響應(yīng)曲線(xiàn)；
1-3)基于EEAC得到預(yù)想故障下擺次數(shù)以及各擺次時(shí)段；
1-4)若預(yù)想故障后等值單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)功-角響應(yīng)曲線(xiàn)第一擺次內(nèi)存在的波峰數(shù)目大于I個(gè)，則認(rèn)為當(dāng)前方式下發(fā)生預(yù)想故障后可能存在暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，進(jìn)入步驟1-5)進(jìn)行下一步計(jì)算；否則結(jié)束該預(yù)想故障下的仿真分析，認(rèn)為當(dāng)前方式下發(fā)生預(yù)想故障后不存在暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，結(jié)束本方法；
1-5)分別對(duì)S群和A群的機(jī)組再進(jìn)行分群等值，比較等值兩機(jī)系統(tǒng)下兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)任一時(shí)刻的相位差判斷是否存在暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，若存在則進(jìn)入步驟1-6)，否則結(jié)束本方法；
1-6)根據(jù)步驟1-5)中的機(jī)組的再分群信息確定暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面。
[0009]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟1-5)中分別對(duì)S群和A群的機(jī)組再進(jìn)行分群等值、比較兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)任一時(shí)刻的相位差判斷是否存在暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，具體包括以下步驟:
1-5-1)利用EEAC方法對(duì)S群中的機(jī)組進(jìn)行領(lǐng)前群和余下群的識(shí)別，若識(shí)別不出領(lǐng)前群和余下群，則認(rèn)為S群內(nèi)不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，若能識(shí)別出領(lǐng)前群和余下群，則記領(lǐng)前群為頌羊、余下群為4群，并基于慣量中心等值獲得S群的等值發(fā)電機(jī)和4群的等值發(fā)電機(jī)比較一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)任一時(shí)刻兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)功角的相位差若存在90度〈^〈 270度，則認(rèn)為S群內(nèi)存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，否則認(rèn)為S群內(nèi)不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面；
1-5-2)利用EEAC方法對(duì)A群中的機(jī)組進(jìn)行領(lǐng)前群和余下群的識(shí)別，若識(shí)別不出領(lǐng)前群和余下群，則認(rèn)為A群內(nèi)不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，若能識(shí)別出領(lǐng)前群和余下群，則記領(lǐng)前群為為群、余下群為為群，并基于慣量中心等值獲得為群的等值發(fā)電機(jī)為群的等值發(fā)電機(jī)&，比較一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)任一時(shí)刻兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)功角的相位差若存在90度〈ΘΑ < 270度，則認(rèn)為A群內(nèi)存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，否則認(rèn)為A群內(nèi)不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面；
1-5-3)若S群和A群內(nèi)均不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，則當(dāng)前方式下發(fā)生預(yù)想故障后不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，否則當(dāng)前方式下發(fā)生預(yù)想故障后存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面。
[0010]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟1-6)中根據(jù)機(jī)組的再分群信息確定暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面，具體包括以下步驟:
1-6-1)當(dāng)S群內(nèi)存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面而A群內(nèi)不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面時(shí)，利用€群中各臺(tái)機(jī)組在各群相對(duì)4群分群方式下的參與因子及各機(jī)組對(duì)斷面組成元件有功功率的靈敏度確定關(guān)鍵輸電斷面，記這一關(guān)鍵輸電斷面為T(mén)2斷面，則Tl斷面和T2斷面是暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面；
1-6-2)當(dāng)S群內(nèi)不存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面而A群內(nèi)存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面時(shí)，利用為群中各臺(tái)機(jī)組在4群相對(duì)為群分群方式下的參與因子及各機(jī)組對(duì)斷面組成元件有功功率的靈敏度確定關(guān)鍵輸電斷面，記這一關(guān)鍵輸電斷面為T(mén)3斷面，則Tl斷面和T3斷面是暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面；
1-6-3)當(dāng)S群和A群內(nèi)都存在與Tl斷面相關(guān)聯(lián)的暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面時(shí)，利用各群中各臺(tái)機(jī)組在S群相對(duì)S群分群方式下的參與因子及各機(jī)組對(duì)斷面組成元件有功功率的靈敏度確定關(guān)鍵輸電斷面、記這一關(guān)鍵輸電斷面為T(mén)2斷面，以及利用為群中各臺(tái)機(jī)組在為群相對(duì)為群分群方式下的參與因子及各機(jī)組對(duì)斷面組成元件有功功率的靈敏度確定關(guān)鍵輸電斷面、記這一關(guān)鍵輸電斷面為T(mén)3斷面，則T2斷面、T3斷面和Tl斷面是暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)相關(guān)斷面。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明根據(jù)系統(tǒng)等值單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)功-角響應(yīng)曲線(xiàn)及領(lǐng)前群和余下群內(nèi)等值兩機(jī)的功角相位差，可識(shí)別電網(wǎng)中多輸電斷面暫態(tài)穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)關(guān)系。基于這種關(guān)聯(lián)關(guān)系，在配置安全穩(wěn)定控制措施時(shí)，暫態(tài)穩(wěn)定強(qiáng)相關(guān)的輸電斷面應(yīng)考慮協(xié)調(diào)控制，避免對(duì)一個(gè)輸電斷面有效的控制措施對(duì)另外一個(gè)輸電斷面造成負(fù)效應(yīng)。若不存在暫態(tài)穩(wěn)定關(guān)聯(lián)關(guān)系的輸電斷面，則考慮解耦控制，即在配置相關(guān)控制措施時(shí)獨(dú)立配置，簡(jiǎn)化控制方案。因此，本發(fā)明有利于電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行人員把握電網(wǎng)內(nèi)在運(yùn)行規(guī)律，制定電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行控制決策，從而提升了系統(tǒng)安全穩(wěn)定和自動(dòng)化水平。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面參照附圖并結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]參見(jiàn)圖1。圖1中步驟I描述的是根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、模型和參數(shù)，進(jìn)行預(yù)想故障下的暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)域仿真；
圖1中步驟2描述的是基于仿真軌跡和擴(kuò)展等面積法則(EEAC)，識(shí)別發(fā)電機(jī)領(lǐng)前群和余下群，記領(lǐng)前群為S群、余下群為A群，根據(jù)S群中各臺(tái)機(jī)組EEAC主導(dǎo)模式的參與因子及各機(jī)組對(duì)斷面組成元件(包括線(xiàn)路、變壓器等)有功功率的靈敏度確定關(guān)鍵輸電斷面，記這一關(guān)鍵輸電斷面為T(mén)l斷面，并將S群和A群的機(jī)組分別等值為一臺(tái)發(fā)電機(jī)，得到等值兩機(jī)系統(tǒng)，然后將等值兩機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步等值成單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，根據(jù)仿真過(guò)程中每一時(shí)間步長(zhǎng)下等值發(fā)電機(jī)電磁功率、機(jī)械功率、功角，得到預(yù)想故障下系統(tǒng)的等值單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)功-角響應(yīng)曲線(xiàn)。
[0015]確定關(guān)鍵輸電斷面的方法以及各機(jī)組參與因子的計(jì)算方法均為現(xiàn)有成熟技術(shù)，具體可參見(jiàn) ZL200910034259.7 和 ZL200910026801.4 中的相關(guān)內(nèi)容，ZL200910034259.7 和ZL200910026801.4中的臨界群即為本發(fā)明中的領(lǐng)前群，在此不再贅述。