一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法，方法包括：建立分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)計(jì)及慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型；獲取各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱節(jié)點(diǎn)；獲取負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前后的PV曲線；確定電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作后PV曲線的功率極限點(diǎn)；獲取功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線，并確定狀態(tài)遷移曲線與電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)；根據(jù)狀態(tài)遷移曲線與電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明提供的方法，能夠有效監(jiān)控受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，提高互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
【專利說(shuō)明】
-種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制領(lǐng)域，具體設(shè)及一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng) 估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)大規(guī)模超/特高壓交直流互聯(lián)電網(wǎng)的快速發(fā)展，各種電力系統(tǒng)新設(shè)備和 新技術(shù)不斷投產(chǎn)和應(yīng)用，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為變得更加復(fù)雜，運(yùn)使得發(fā)生在暫態(tài)過(guò)程之后的中 長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定問(wèn)題日趨突出并逐步受到電力系統(tǒng)研究人員的高度重視。構(gòu)建適用于中長(zhǎng)期 動(dòng)態(tài)過(guò)程的穩(wěn)定判據(jù)及安全穩(wěn)定控制措施W防止城市電網(wǎng)電壓崩潰就顯得尤為重要。在中 長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定起到作用的主要是發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁限制器（over? excitation limiter, 0XL) 和有載調(diào)壓變壓器 （on load tap changing hansformer， OLTC)分接頭調(diào)整W及負(fù)荷的功率特性。
[0003] 現(xiàn)有研究通常將發(fā)電機(jī)視作PV節(jié)點(diǎn)或者理想電壓源，即其端電壓可W在AVR作用 下保持恒定，然而伴隨著OXL的動(dòng)作發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率將大幅度降低。有載調(diào)壓分接頭 的動(dòng)作會(huì)改變低壓側(cè)的電壓水平進(jìn)而影響系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷水平和無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘俊＿\(yùn)些慢速 動(dòng)態(tài)元件的動(dòng)作都會(huì)影響系統(tǒng)的中長(zhǎng)期穩(wěn)定水平。因此，為提高中長(zhǎng)期分析的準(zhǔn)確性，發(fā)電 機(jī)過(guò)勵(lì)限制和有載調(diào)壓動(dòng)作的影響應(yīng)被計(jì)及。
[0004] 為研究中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)相應(yīng)過(guò)程中慢動(dòng)作元件的影響，現(xiàn)有研究將中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)過(guò)程用 其準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平衡方程替代，使用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似，具有仿真計(jì)算速度快，物理概念明確等特點(diǎn)，但 是發(fā)電機(jī)模型、負(fù)荷模型精度較差。結(jié)合中長(zhǎng)期穩(wěn)定的特點(diǎn)引入準(zhǔn)靜態(tài)假設(shè)，提出快速仿真 算法，但是在仿真步長(zhǎng)控制上尚存不足，使得仿真計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)。從求解電力系統(tǒng)非線性代 數(shù)-微分方程的角度，基于有載調(diào)壓變壓器離散模型分析化TC動(dòng)作對(duì)電壓穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)影響， 存在靜態(tài)分析模型未考慮發(fā)電機(jī)無(wú)功出力調(diào)節(jié)過(guò)程的問(wèn)題，在實(shí)際電網(wǎng)中應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)較大 偏差。采用戴維南等值的方法，將會(huì)保留所有發(fā)電機(jī)與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)戴維南等值過(guò) 程中參數(shù)不易辨識(shí)、無(wú)法體現(xiàn)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)變化的缺點(diǎn)，但所有發(fā)電機(jī)的等值參數(shù)都要在OXL 動(dòng)作時(shí)重新求取，過(guò)程復(fù)雜且計(jì)算量大，限制了其在實(shí)際大電網(wǎng)中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法，其目的是分析中長(zhǎng)期過(guò)程 中慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)PV曲線上的遷移特征，及過(guò)勵(lì)磁限制和有載調(diào) 壓動(dòng)作引起系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓失穩(wěn)機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上定義了中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定控制判據(jù)，有 效監(jiān)控受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，提高互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
[0006] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法，其改進(jìn)之處在于，包括：
[000引建立分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)計(jì)及慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型；
[0009]獲取各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱節(jié)點(diǎn)；
[0010] 獲取負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前后的PV曲線；
[0011] 確定所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作后PV曲線的功率極限點(diǎn)；
[0012] 獲取所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線，并確定所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱 節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)；
[0013] 根據(jù)所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。
[0014] 優(yōu)選的，所述全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型包括:勵(lì)磁調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)參數(shù)、包含了過(guò)勵(lì)磁 限制器參數(shù)的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)模型W及包含了有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作參數(shù)的有載調(diào)壓動(dòng)態(tài)模型； 所述慢動(dòng)態(tài)元件包括:過(guò)勵(lì)磁限制器和有載調(diào)壓變壓器。
[0015] 優(yōu)選的，所述獲取各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱節(jié)點(diǎn)，包括：
[0016] 通過(guò)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受 端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，選擇運(yùn)一過(guò)程中各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的電壓最低的節(jié)點(diǎn) 作為各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱點(diǎn)。
[0017] 優(yōu)選的，所述獲取負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前后 的PV曲線，包括：
[0018] 將發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁限制器閉鎖，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受 端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作 為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在勵(lì)磁限制器動(dòng)作前的PV曲線；
[0019] 將發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能閉鎖并將勵(lì)磁電流限制為過(guò)勵(lì)磁限制器動(dòng)作后輸出值 I，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制 各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱 節(jié)點(diǎn)在勵(lì)獅良制器動(dòng)作后的PV曲線，其中，I為發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許勵(lì)磁電流；
[0020] 將有載調(diào)壓變壓器分接頭自動(dòng)調(diào)整功能閉鎖，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng) 的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中 的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作前的PV曲 線；
[0021] 將有載調(diào)壓變壓器分接頭在仿真初始時(shí)即置于可調(diào)整檔位的最高檔，緩慢持續(xù)增 長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系 統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在有載調(diào) 壓變壓器動(dòng)作后的PV曲線。
[0022] 優(yōu)選的，所述功率極限點(diǎn)為所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作后PV曲線的拐 點(diǎn)。
[0023] 優(yōu)選的，若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為純阻抗模型，則確定純阻抗模型 的功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為：
[0024]
(1)
[002引式（1)中，P訪恒阻抗負(fù)荷有功功率，Po,1為恒阻抗負(fù)荷有功功率初始值，V為恒阻 抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓，Vo為恒阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓初始值，A f為頻率變化量，Ldp為頻率變化引起 有功變化百分?jǐn)?shù)；
[0026] 若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為純馬達(dá)模型，則確定純馬達(dá)模型的功率極 限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為：
[0027] Pg = Po,2 (2)
[00%]式(2)中，&為馬達(dá)有功功率，Po, 2為馬達(dá)有功功率初始值。
[0029] 進(jìn)一步的，若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為綜合負(fù)荷模型，則確定綜合負(fù) 荷模型的功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為：
[0030] P=KPl+(1-K)Pg (3)
[0031] 式(3)中，P為綜合負(fù)荷有功功率，K為恒阻抗負(fù)荷比例。
[0032] 進(jìn)一步的，將所述功率極限點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值Pb和電壓值Vb代入式(3)，即得到所述 功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb,其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb的表達(dá)公式為：
[0033]
(4)
[0034] 其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作 前PV曲線的交點(diǎn)為中長(zhǎng)期穩(wěn)定臨界點(diǎn)。
[0035] 優(yōu)選的，設(shè)慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)(Pa, Va),若系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定，則需滿 足：
[0036]
(目)
[0037] 式(5)中，Pa為系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值，Pa為所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱 節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值；
[0038] 若系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓失穩(wěn)，則需滿足：
[0039] (食）
[0040] 重慢動(dòng)元件動(dòng)作即會(huì)失穩(wěn)，則滿足：
[0041 ] (7)
[0042] 其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線即為P關(guān)于U的關(guān)系曲線，^為所述功率極 dU 限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線的導(dǎo)數(shù)值。
[0043] 本發(fā)明的有益效果：
[0044] 本發(fā)明提供的一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法，在FDS的基礎(chǔ)上提出一 種中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法，能夠分析中長(zhǎng)期過(guò)程中慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在系 統(tǒng)動(dòng)態(tài)PV曲線上的遷移特征，及過(guò)勵(lì)磁限制和有載調(diào)壓動(dòng)作引起系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓失穩(wěn)機(jī) 理，并在此基礎(chǔ)上定義了中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定控制判據(jù)，可W幫助研究人員了解電力系統(tǒng)機(jī)電 暫態(tài)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，并可W校核研究安全穩(wěn)定控制措施的效果，便于幫助運(yùn)行人員制定 合理的措施和防御策略避免中長(zhǎng)期過(guò)程潛在的系統(tǒng)大面積停電事故，有效的監(jiān)控受端電網(wǎng) 電壓穩(wěn)定，提高互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1是本發(fā)明一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法的流程圖；
[0046] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)供電示意圖；
[0047] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中過(guò)勵(lì)限制后電壓曲線示意圖；
[0048] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中過(guò)勵(lì)限制后機(jī)組勵(lì)磁電流曲線示意圖；
[0049] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中有載調(diào)壓后電壓曲線示意圖；
[0050] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中恒阻抗模型過(guò)勵(lì)限制示意圖；
[0051 ]圖7是本發(fā)明實(shí)施例中馬達(dá)模型過(guò)勵(lì)限制示意圖；
[0052] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例中綜合動(dòng)態(tài)模型過(guò)勵(lì)限制示意圖；
[0053] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例中恒阻抗模型有載調(diào)壓示意圖；
[0054] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例中馬達(dá)模型有載調(diào)壓示意圖；
[0055] 圖11是本發(fā)明實(shí)施例中綜合動(dòng)態(tài)模型有載調(diào)壓示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0057] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[005引本發(fā)明提供的一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法，如圖1所示，包括：
[0059] 101.建立分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)計(jì)及慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型；
[0060] 102.獲取各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱節(jié)點(diǎn)；
[0061] 103.獲取負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前后的PV曲 線；
[0062] 104.確定所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作后PV曲線的功率極限點(diǎn)；
[0063] 105.獲取所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線，并確定所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓 薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)；
[0064] 106.根據(jù)所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的 交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。
[00化]其中，采用全動(dòng)態(tài)仿真程序(Full Dynamic Simulation program,抑S)建立分區(qū) 運(yùn)行的受端電網(wǎng)計(jì)及慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型，所述全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程 序模型包括:勵(lì)磁調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)參數(shù)、包含了過(guò)勵(lì)磁限制器參數(shù)的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)模型W及包含 了有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作參數(shù)的有載調(diào)壓動(dòng)態(tài)模型;所述慢動(dòng)態(tài)元件包括:過(guò)勵(lì)磁限制器和 有載調(diào)壓變壓器，其中，分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)例如如圖2所示的應(yīng)用場(chǎng)景中，包括分區(qū)1、分 區(qū)2和分區(qū)3。
[0066] 具體的，所述步驟102,包括：
[0067] 通過(guò)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受 端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，選擇運(yùn)一過(guò)程中各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的電壓最低的節(jié)點(diǎn) 作為各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱點(diǎn)。
[0068] 其中，電壓薄弱節(jié)點(diǎn)通常為分區(qū)供電末端的重負(fù)荷節(jié)點(diǎn)即電壓失穩(wěn)先導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，如 圖3、4和5所示，節(jié)點(diǎn)3為分區(qū)的電壓薄弱節(jié)點(diǎn)，在過(guò)勵(lì)磁限制和有載調(diào)壓動(dòng)作導(dǎo)致失穩(wěn)過(guò)程 中節(jié)點(diǎn)3為電壓失穩(wěn)先導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，故選取節(jié)點(diǎn)3為研究對(duì)象，采用分區(qū)電壓薄弱節(jié)點(diǎn)PV軌跡曲 線對(duì)電網(wǎng)供電分區(qū)進(jìn)行分析，能夠掲示0化和化TC動(dòng)作過(guò)程對(duì)分區(qū)穩(wěn)定的影響機(jī)理。
[0069] 所述步驟103,包括：
[0070] 如圖6、7和8中過(guò)勵(lì)磁限制前曲線所示，將發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁限制器閉鎖，緩慢持續(xù)增 長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系 統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在勵(lì)磁限 制器動(dòng)作前的PV曲線；
[0071] 如圖6、7和8中過(guò)勵(lì)磁限制后曲線所示，將發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能閉鎖并將勵(lì)磁電 流限制為過(guò)勵(lì)磁限制器動(dòng)作后輸出值I，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受 端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作 為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在勵(lì)磁限制器動(dòng)作后的PV曲線，其中，I為發(fā)電機(jī) 長(zhǎng)期允許勵(lì)磁電流；
[0072] 如圖9、10和11中有載調(diào)壓前曲線所示，將有載調(diào)壓變壓器分接頭自動(dòng)調(diào)整功能閉 鎖，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制 各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱 節(jié)點(diǎn)在有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作前的PV曲線；
[0073] 如圖9、10和11中有載調(diào)壓后曲線所示，將有載調(diào)壓變壓器分接頭在仿真初始時(shí)即 置于可調(diào)整檔位的最高檔，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系 統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢 增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作后的PV曲線。
[0074] 所述步驟104中，如圖6-11中B點(diǎn)所示，所述功率極限點(diǎn)為所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢 動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作后PV曲線的拐點(diǎn)，其中，在功率極限點(diǎn)W上為PV曲線上半支，在此區(qū)間內(nèi)系統(tǒng) 能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行，反之，系統(tǒng)則會(huì)進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，發(fā)生電壓崩潰。
[0075] 所述步驟105中，若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為純阻抗模型，則確定純阻 抗模型的功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為：
[0076；
(1 )
[0077] 式（1)中，P訪恒阻抗負(fù)荷有功功率，Po,1為恒阻抗負(fù)荷有功功率初始值，V為恒阻 抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓，Vo為恒阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓初始值，A f為頻率變化量，Ldp為頻率變化引起 有功變化百分?jǐn)?shù)；
[0078] 考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等值電路，當(dāng)發(fā)生電壓階躍式變化(如化TC調(diào)整)時(shí)，因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 差率不能突變，電動(dòng)機(jī)的慣性動(dòng)態(tài)過(guò)程會(huì)持續(xù)零點(diǎn)幾秒，電動(dòng)機(jī)對(duì)電壓的階躍變化表現(xiàn)為 "阻抗跳變"響應(yīng)特性，即由短暫的恒阻抗特性跳變到恒功率特性。對(duì)應(yīng)圖10中Cl到Dl中銀 齒狀遷移曲線。本發(fā)明側(cè)重中長(zhǎng)期穩(wěn)定分析因而對(duì)馬達(dá)負(fù)荷模型的電壓響應(yīng)特性按照恒功 率負(fù)荷模型處理，即馬達(dá)有功功率不隨電壓改變而變化，其遷移曲線為與有功功率基值相 關(guān)的垂線：
[0079] 若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為純馬達(dá)模型，則確定純馬達(dá)模型的功率極 限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為：
[0080] Pg = Po,2 (2)
[0081 ]式(2)中，&為馬達(dá)有功功率，Po, 2為馬達(dá)有功功率初始值。
[0082] 若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為綜合負(fù)荷模型，則確定綜合負(fù)荷模型的功 率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為：
[0083] P=KPl+(1-K)Pg (3)
[0084] 式(3)中，P為綜合負(fù)荷有功功率，K為恒阻抗負(fù)荷比例。
[0085] 進(jìn)一步的，將所述功率極限點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值Pb和電壓值Vb代入式(3)，即得到所述 功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb,其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb的表達(dá)公式為：
[0086]
(4)
[0087] 其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作 前PV曲線的交點(diǎn)為中長(zhǎng)期穩(wěn)定臨界點(diǎn)。
[0088] 例如，在40%阻抗60%馬達(dá)負(fù)荷情況下，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb的表 達(dá)公式為：
[0089]
[0090] 所述步驟106中，設(shè)慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)（Pa, Va),若系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn) 定，則需滿足：
[0091]
巧)
[0092] 式(5)中，Pa為系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值，Pa為所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱 節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值；
[0093] 若系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓失穩(wěn)，則需滿足：
[0094] (按）
[00M] 曼動(dòng)元件動(dòng)作即會(huì)失穩(wěn)，則滿足：
[0096] (7)
[0097] 其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線即為P關(guān)于U的關(guān)系曲線，^為所述功率極 破 限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線的導(dǎo)數(shù)值。
[0098] 進(jìn)一步的，能夠通過(guò)仿真驗(yàn)證中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定判據(jù)對(duì)分析分區(qū)受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期穩(wěn) 定性評(píng)估的有效性，在慢動(dòng)作元件動(dòng)作前的PV曲線上取不同的初始運(yùn)行點(diǎn)，并使上述初始 運(yùn)行點(diǎn)分布于A點(diǎn)左右兩側(cè)，通過(guò)全過(guò)程仿真程序仿真運(yùn)些初始運(yùn)行點(diǎn)上發(fā)生慢元件動(dòng)作 后的穩(wěn)定情況并繪制運(yùn)些運(yùn)行點(diǎn)狀態(tài)遷移曲線圖。驗(yàn)證慢元件動(dòng)作引起的受端電網(wǎng)穩(wěn)定性 的改變符合提出的基于狀態(tài)遷移曲線的中長(zhǎng)期穩(wěn)定判據(jù)。如圖6-11所示，依據(jù)上述穩(wěn)定判 據(jù)繪制的中長(zhǎng)期穩(wěn)定臨界點(diǎn)A所確定的慢動(dòng)元件動(dòng)作穩(wěn)定區(qū)間和失穩(wěn)區(qū)間與實(shí)際仿真結(jié)果 吻合，能夠驗(yàn)證本發(fā)明提出的中長(zhǎng)期穩(wěn)定判據(jù)的有效性。
[0099]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：W上實(shí)施例僅用W說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然 可W對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述方法包括： 建立分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)計(jì)及慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型； 獲取各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱節(jié)點(diǎn)； 獲取負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前后的PV曲線； 確定所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作后PV曲線的功率極限點(diǎn)； 獲取所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線，并確定所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn) 在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)； 根據(jù)所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的數(shù)據(jù)，對(duì)受端電網(wǎng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型包括:勵(lì)磁調(diào) 節(jié)器數(shù)據(jù)參數(shù)、包含了過(guò)勵(lì)磁限制器參數(shù)的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)模型W及包含了有載調(diào)壓變壓器動(dòng) 作參數(shù)的有載調(diào)壓動(dòng)態(tài)模型;所述慢動(dòng)態(tài)元件包括:過(guò)勵(lì)磁限制器和有載調(diào)壓變壓器。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓 薄弱節(jié)點(diǎn)，包括： 通過(guò)全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電 網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，選擇運(yùn)一過(guò)程中各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的電壓最低的節(jié)點(diǎn)作為 各分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電壓薄弱點(diǎn)。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱 節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前后的PV曲線，包括： 將發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁限制器閉鎖，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電 網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù) 荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在勵(lì)磁限制器動(dòng)作前的PV曲線； 將發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能閉鎖并將勵(lì)磁電流限制為過(guò)勵(lì)磁限制器動(dòng)作后輸出值I，緩 慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí) 間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn) 在勵(lì)獅良制器動(dòng)作后的PV曲線，其中，I為發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許勵(lì)磁電流； 將有載調(diào)壓變壓器分接頭自動(dòng)調(diào)整功能閉鎖，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù) 荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌 跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作前的PV曲線； 將有載調(diào)壓變壓器分接頭在仿真初始時(shí)即置于可調(diào)整檔位的最高檔，緩慢持續(xù)增長(zhǎng)分 區(qū)運(yùn)行的受端電網(wǎng)的負(fù)荷，直至受端電網(wǎng)的系統(tǒng)失穩(wěn)或電壓崩潰，繪制各時(shí)間點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)運(yùn) 行點(diǎn)在P-V坐標(biāo)系中的軌跡曲線作為負(fù)荷緩慢增長(zhǎng)方式下所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在有載調(diào)壓變 壓器動(dòng)作后的PV曲線。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率極限點(diǎn)為所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng) 態(tài)元件動(dòng)作后PV曲線的拐點(diǎn)。6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為純阻 抗模型，則確定純阻抗模型的功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為：(1) 式(1)中，P誠(chéng)恒阻抗負(fù)荷有功功率，Po,功恒阻抗負(fù)荷有功功率初始值，V為恒阻抗負(fù)荷 節(jié)點(diǎn)電壓，Vo為恒阻抗負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓初始值，A f為頻率變化量，Ldp為頻率變化引起有功變 化百分?jǐn)?shù)； 若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為純馬達(dá)模型，則確定純馬達(dá)模型的功率極限點(diǎn) 的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為： Pg = Po'2 (2) 式(2)中，&為馬達(dá)有功功率，Po,2為馬達(dá)有功功率初始值。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，若全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真程序模型中的負(fù)荷為綜合 負(fù)荷模型，則確定綜合負(fù)荷模型的功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線L的表達(dá)公式為： P = KPl+(1-K)Pg (3) 式(3)中，P為綜合負(fù)荷有功功率，K為恒阻抗負(fù)荷比例。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將所述功率極限點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值Pb和電壓值 Vb代入式(3)，即得到所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb，其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移 曲線Lb的表達(dá)公式為：(4) 其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線Lb與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn)在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV 曲線的交點(diǎn)為中長(zhǎng)期穩(wěn)定臨界點(diǎn)。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)（Pa, Va)，若 系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定，則需滿足：(員） 式(5)中，Pa為系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值，Pa為所述狀態(tài)遷移曲線與所述電壓薄弱節(jié)點(diǎn) 在慢動(dòng)態(tài)元件動(dòng)作前PV曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率值； 若系統(tǒng)中長(zhǎng)期電壓失穩(wěn)，則需滿足：(：6) 若系統(tǒng)不經(jīng)慢動(dòng)元件動(dòng)作即會(huì)失穩(wěn)，則滿足：(7) 其中，所述功率極限點(diǎn)的狀態(tài)遷移曲線即為P關(guān)于U的關(guān)系曲線，^為所述功率極限點(diǎn) 的狀態(tài)遷移曲線的導(dǎo)數(shù)值。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK106099908SQ201610342251
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】李晶, 周華, 霍啟迪, 孫維真, 呂思卓, 徐奇峰, 唐曉駿, 石博隆, 申旭輝, 李有春, 宋云亭, 華文, 羅紅梅, 盧岑岑, 馬世英
【申請(qǐng)人】中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司