電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合成方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合 成方法及其裝置，特別涉及一種基于廣域測量系統(tǒng)的大電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定在線分析的方法及其 裝置。
【背景技術】
[0002] 基于離線數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)數(shù)字仿真方法和直接法在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析領域已 經(jīng)得到廣泛應用，但實際在線應用時，這些方法往往會受到元件模型及參數(shù)取值誤差的影 響。這些誤差將會導致離線的數(shù)值仿真結果無法正確反映電力系統(tǒng)實際的動態(tài)過程。
[0003] 隨著廣域測量系統(tǒng)（WAMS)的推廣應用，基于WAMS實時測量數(shù)據(jù)進行電力系統(tǒng)在 線暫態(tài)穩(wěn)定分析與控制，受到越來越多關注?；赪AMS的在線暫態(tài)穩(wěn)定分析方法，一般直 接利用相角測量單元（PMU)所測量的發(fā)電機功角數(shù)據(jù)來判斷電力系統(tǒng)穩(wěn)定。目前，這類 分析方法主要包括基于暫態(tài)能量函數(shù)（TEF)的軌跡相平面分析法和基于等面積法則的功 率-功角曲線分析法。這類分析方法計算量較小，無需離線數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)模型參數(shù)，能夠 實現(xiàn)基于WAMS在線判斷電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此具有良好的工程應用前景。
[0004] 但是，這些分析方法在進行穩(wěn)定性判別的過程中，均需獲得全部發(fā)電機組的功角 信息。在實際大電力系統(tǒng)中，考慮到WAMS數(shù)據(jù)采集頻率高、數(shù)據(jù)量大的特點，實時獲得全網(wǎng) 發(fā)電機數(shù)據(jù)會影響數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)和分析計算的效率。此外，多數(shù)局部故障只與相關發(fā)電機 有關，實時獲得的全網(wǎng)數(shù)據(jù)，必然存在大量冗余信息。
[0005] 為解決這一問題，現(xiàn)有技術是采用同調等值方法，對外部網(wǎng)絡進行等值和簡化，但 在線動態(tài)等值過程需要較長時間窗口的軌跡信息，且計算過程復雜，其穩(wěn)定分析的精度受 到同調等值方法和電力系統(tǒng)失穩(wěn)模式的影響。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合成方法及其裝置，本發(fā) 明基于廣域測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)，不受電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構、電力系統(tǒng)模型以及參數(shù)限制，計算 過程簡單，計算結果精度較高，詳見下文描述：
[0007] -種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合成方法，所述分區(qū)合成方法包括以下 步驟：
[0008] 根據(jù)nk臺發(fā)電機組在電力系統(tǒng)實際運行時刻的動態(tài)響應數(shù)據(jù)，通過區(qū)域電網(wǎng)的調 度控制中心，基于廣域測量系統(tǒng)獲取區(qū)域電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量；
[0009] 將各區(qū)域電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量傳輸至實際電網(wǎng)的全網(wǎng)調度控制中心，獲取 全網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量；
[0010] 通過二維一階伴隨系統(tǒng)分區(qū)-合成定理，合成全網(wǎng)二維一階伴隨系統(tǒng)特征向量。
[0011] 其中，所述動態(tài)響應數(shù)據(jù)包括：發(fā)電機的功角、轉速、角加速度、轉子慣性常數(shù)、電 磁功率和機械功率。
[0012] 所述區(qū)域電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量為：
[0013] 二維一階伴隨系統(tǒng)特征向量、區(qū)域電網(wǎng)慣性中心運動特征向量。
[0014] 進一步地，所述區(qū)域電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量還包括：
[0015] 區(qū)域電網(wǎng)內，由全部發(fā)電機慣性中心的角度和、角速度和、角加速度和組成的求和 向量。
[0016] 所述全網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量為：
[0017] 二維一階伴隨電力系統(tǒng)特征向量、全網(wǎng)慣性中心運動特征向量。
[0018] 所述全網(wǎng)慣性中心運動特征向量等于各個區(qū)域電網(wǎng)慣性中心運動特征向量的合 成。
[0019] 進一步地，所述通過二維一階伴隨系統(tǒng)分區(qū)-合成定理，合成全網(wǎng)二維一階伴隨 系統(tǒng)特征向量的步驟具體為：
[0020] 通過全網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量、求和向量合成全網(wǎng)二維一階伴隨系統(tǒng)特征向量。
[0021] 一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合成裝置，所述分區(qū)合成裝置包括：
[0022] 第一獲取模塊，用于根據(jù)nk臺發(fā)電機組在電力系統(tǒng)實際運行時刻的動態(tài)響應數(shù) 據(jù)，通過區(qū)域電網(wǎng)的調度控制中心，基于廣域測量系統(tǒng)獲取區(qū)域電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征 量；
[0023] 傳輸模塊，用于將各區(qū)域電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量傳輸至實際電網(wǎng)的全網(wǎng)調度 控制中心；
[0024] 第二獲取模塊，用于獲取全網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量；
[0025] 合成模塊，用于通過二維一階伴隨系統(tǒng)分區(qū)-合成定理，合成全網(wǎng)二維一階伴隨 系統(tǒng)特征向量。
[0026] 所述合成模塊包括：
[0027] 合成子模塊，用于通過全網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量、求和向量合成全網(wǎng)二維一階伴 隨系統(tǒng)特征向量。
[0028] 本發(fā)明是一種適用于廣域測量系統(tǒng)的大電網(wǎng)區(qū)域穩(wěn)定性分析實用化方法及其裝 置，本發(fā)明不受網(wǎng)絡結構、電力系統(tǒng)模型和參數(shù)的限制，能夠準確地獲得全網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性分 析數(shù)據(jù)；本發(fā)明在判別電力系統(tǒng)穩(wěn)定性時無需對區(qū)域電網(wǎng)進行動態(tài)等值和簡化，因而規(guī)避 了等值方法帶來的計算誤差，具有較高的精確性，本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0029] 1、本發(fā)明無需鑒別臨界機群、網(wǎng)絡等值或簡化，保證了暫態(tài)穩(wěn)定性識別計算過程 不受實際電力系統(tǒng)復雜失穩(wěn)模式的影響；
[0030] 2、本發(fā)明的計算過程較少、且不受網(wǎng)絡結構、電力系統(tǒng)模型和參數(shù)的限制，能夠實 現(xiàn)在線分析電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；
[0031] 3、本發(fā)明能夠有效提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的計算速度和降低數(shù)據(jù)存儲空 間，具備良好的實際工程應用前景。
【附圖說明】
[0032] 圖1為基于分區(qū)-合成分析方法的數(shù)據(jù)傳遞與在線穩(wěn)定性分析架構示意圖；
[0033] 圖2為一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合成方法的流程圖；
[0034] 圖3為一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合成裝置的結構示意圖；
[0035] 圖4為合成模塊的示意圖；
[0036] 圖5為華北某電網(wǎng)算例系統(tǒng)拓撲結構圖；
[0037] 圖6為華北某電網(wǎng)算例系統(tǒng)全部發(fā)電機組的功角軌跡曲線示意圖；
[0038] 圖7(a)是京津唐電網(wǎng)、山西電網(wǎng)、河北南網(wǎng)對應的角半徑-投影角速度相平面的 示意圖；
[0039] 圖7(b)是內蒙古電網(wǎng)、華北全網(wǎng)對應的角半徑-投影角速度相平面的示意圖。
[0040] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0041] 1 :第一獲取模塊； 2 :傳輸模塊；
[0042] 3:第二獲取模塊； 4:合成模塊；
[0043] 41 :合成子模塊。
【具體實施方式】
[0044] 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步 地詳細描述。
[0045] 實施例1
[0046] 一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在線分析的分區(qū)合成方法，參見圖1和圖2,包括以下步 驟：
[0047] 101:按照實際電網(wǎng)的地理位置和電氣接線關系，將具有n臺發(fā)電機的電力系統(tǒng)劃 分為m個區(qū)域電網(wǎng)（A1, Ak…AJ，并定義各區(qū)域電網(wǎng)內發(fā)電機數(shù)為nk，k = 1，2, 一,nu
[0048] 102 :在區(qū)域電網(wǎng)Ak內，提取WAMS監(jiān)測的n k臺發(fā)電機組在電力系統(tǒng)實際運行時刻 t的動態(tài)響應數(shù)據(jù)；
[0049] 其中，動態(tài)響應數(shù)據(jù)具體包括：由WAMS中的相角測量單元測量獲得的發(fā)電機i的 功角S i (rad)、轉速w i (rad/s)、角加速度Si (rad/s2)、轉子慣性常數(shù)Mi (s2/rad)、電磁功率 Pei (p. u.)和機械功率Pmi (p. u.)。
[0050] 103 :通過區(qū)域電網(wǎng)Ak的調度控制中心，動態(tài)響應數(shù)據(jù)，獲取區(qū)域電網(wǎng)Ak內基于 WAMS所需的暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量，并將各個區(qū)域電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量傳輸至實際電 網(wǎng)的全網(wǎng)調度控制中心，獲取全網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量；
[0051] 其中，區(qū)域電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定分析特征量為：對于含有nk臺發(fā)電機的區(qū)域電網(wǎng)A k，暫態(tài) 穩(wěn)定特征量包括：二維一階伴隨系統(tǒng)特征向量xk、區(qū)域電網(wǎng)慣性中心（COI)運動特征向量 Ck，Xk - [R k，W 0，k, a s，k