基于外区电力比例的暂态失稳主导性判别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于外区电力比例的暂态失稳主导性判别方法。
【背景技术】
[0002] 在电网结构越来越复杂的今天，通过传统意义上的还原论方法已不能明确的指出 电网暂态失稳中的主导要素，而这对于电力系统计算分析、故障防范和故障后调度人员调 试行为至关重要，在电力系统稳定分析中，其存在两种极端情形，分别是电压失稳与功角失 稳，在某些情况下这两种失稳常常同时发生，无法具体判断是由哪一种失稳占主导地位，进 而引起了另外一种失稳跟随发生，比如电压失稳时，是由于电网供给给负荷的功率不能满 足负荷的需要，如果误判为功角失稳，进行切机操作，则会进一步恶化电压失稳，从而对于 失稳主导性的判别在电网分析中要求做到准确、实时，由于安全稳定运行越来越关系到国 计民生与国家安全，并且随着电网规模的增长，其各运行参数之间的耦合关系越来越复杂， 单一因素的影响已经无法完全说明其失稳主导性。
[0003] 客观而言，电力系统的电压稳定性与功角稳定性是电力系统分析中两种非常极端 的情况，对于电力系统单机无穷大网络模型，即一个PV节点与一个平衡节点相连接，其并 不存在电压稳定问题，而对于无穷大母线带负荷系统来说，其由一个PQ节点和一个平衡节 点组成，故并不存在功角稳定问题。近20年来，陆续有文献研宄电力系统电压稳定与功角 稳定之间的联系，通过电力系统电压失稳与功角失稳的现象，分析电压失稳与功角失稳所 具有的特征与联系，其主要通过恒电势模型导出发电机与负荷矩阵，并通过其矩阵在运行 方式下趋向奇异的程度判别电压失稳和功角失稳，也有方法运用戴维南等值跟踪原理来判 别系统失稳中的主导失稳模式，其在任意时刻都将系统等值为一个负荷母线通过一个阻抗 接收一个电压源功率传送的两节点系统，通过跟踪戴维南等值电势和等值阻抗模判别在失 稳情况下其相互对应的主导失稳模式，而最近研宄学者更发现，功角稳定问题与电压稳定 问题是分别建立在两个不同的前提之下，试图将其进行统一，但目前来看，其效果并不乐 观。
[0004] 在以往的电力系统判别方法中，大多设计了一种实时的暂态失稳判据，该判据大 多综合了暂态过程中的系统非线性特性影响，通过分析断面特征信息变化的趋势，得到失 稳判据，进而判断其主导失稳情况，且以往的分析中，大部分研宄工作都主要侧重于电压稳 定或功角稳定其中一个方面，提出的判据具有一定的局限性，到目前为止还没有一种实用 的综合评价电压稳定性与功角稳定性的判据，也没有形成统一的研宄分析法官法，由于以 上的原因，关于电压稳定性与功角稳定性之间的主导因素、转化规律、转化条件研宄进展 极其缓慢，相关文献极少。
[0005] 在电力系统发生故障进而暂态失稳的过程中，由于较多电力系统状态参数会发生 不同变化，故在电气量的信息中判断、估计系统的失稳模式，提取出易于判断系统失稳模式 的指标是可以实现的，同时这个指标还需要具有实时，易于计算等特点。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是，针对现有判据方法存在的不足，提供一种基于外区 电力比例的暂态失稳主导性判别方法，能直观地得到主导失稳模式，为电力系统安全稳定 运行、实时数据分析、故障反映策略提供参考。
[0007] 本发明的技术解决方案如下：
[0008] 一种基于外区电力比例的暂态失稳主导性判别方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1 :在电力系统中选定目标断面；
[0010] 步骤2 :构建电力系统戴维南等效模型：
[0011] (a)根据目标断面的分割将电力系统分为本地部分、目标断面和电力系统其它部 分；将本地部分等效为两个部分：本地发电部分和本地负荷部分；
[0012] (b)根据戴维南等值跟踪原理，将电力系统其它部分等效为第一发电机，第一发电 机的戴维南等效电势为矣，第一发电机输出功率为或+7总，其中Pi为第一发电机输出 的有功功率，Qi为第一发电机输出的无功功率；第一发电机与目标断面之间线路的戴维南 等效阻抗为z12;
[0013] 将本地发电部分等效为第二发电机，第二发电机的戴维南等效电势为矣，第二发 电机输出功率为毛=G+./(?2，其中P2为第二发电机输出的有功功率，L为第二发电机输出 的无功功率；第二发电机与目标断面之间线路的戴维南等效阻抗为Z21;
[0014] 目标断面传输给本地负荷部分的功率为九=G+_/(?,,,其中PD为目标断面传输给 本地负荷部分的有功功率，QD为目标断面传输给本地负荷部分的无功功率；
[0015] 步骤3 :定义外区电力比例为M:M=P/Pd;根据戴维南等效模型参数关系，计算电 压失稳临界状态的外区电力比例^和功角失稳临界状态的外区电力比例Mg;
[0016] 1)电压失稳临界状态的外区电力比例Mv的计算方法为：
【主权项】
1. 一种基于外区电力比例的暂态失稳主导性判别方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :在电力系统中选定目标断面； 步骤2 :构建电力系统戴维南等效模型： (a) 根据目标断面的分割将电力系统分为本地部分、目标断面和电力系统其它部分； 将本地部分等效为两个部分：本地发电部分和本地负荷部分； (b) 根据戴维南等值跟踪原理，将电力系统其它部分等效为第一发电机，第一发电机的 戴维南等效电势为矣，第一发电机输出功率为或=6+7?，其中P1S第一发电机输出的有 功功率，Q1为第一发电机输出的无功功率；第一发电机与目标断面之间线路的戴维南等效 阻抗为Z12; 将本地发电部分等效为第二发电机，第二发电机的戴维南等效电势为^，第二发电机 输出功率为久=P2 + ./込，其中P2为第二发电机输出的有功功率，Q 2为第二发电机输出的无 功功率；第二发电机与目标断面之间线路的戴维南等效阻抗为Z21; 目标断面传输给本地负荷部分的功率为九=A ，其中Pd为目标断面传输给本地 负荷部分的有功功率，Qd为目标断面传输给本地负荷部分的无功功率； 步骤3 :定义外区电力比例为M :M = P1AV根据戴维南等效模型参数关系，计算电压失 稳临界状态的外区电力比例^和功角失稳临界状态的外区电力比例M g; 1) 电压失稳临界状态的外区电力比例Mv的计算方法为：
Zs为从电力系统其它部分看过去，将本地部分等效为单一恒阻抗时的等效阻抗，p为 冗5的相角；忽略线路电阻时X 12= z 12+z21为第一发电机的输入电抗，毛:为第二发电机的输 入阻抗，α22为毛：的阻抗角的余角，δ 12为第一发电机和第二发电机的功角差； 2) 功角失稳临界状态的外区电力比例M2的计算方法为：
步骤4 :根据当前运行参数进行戴维南等值跟踪，并得到当前运行方式下的外区电力 比例Μ，并按以下情况判断主导性失稳模式： 当MgS M彡M ￥时，为稳定或临界稳定状态；此时若（Μ V-M) > (M-Mg)，则更易发生功角失 稳；若（Mv-M)〈 (M-Mg)，则更易发生电压失稳； 当皿>1^或M〈M 8时，发生失稳；此时若M>M ￥且M>M g，则只发生电压失稳；若狀118且M〈M v， 则只发生功角失稳；若Mv〈M〈Mg，两种失稳同时发生，并且若I Mv-M I > I M-Mg I，则电压失稳为主 导失稳模式；若I Mv-M I〈 I M-Mg I，则功角失稳为主导失稳模式。
2. 根据权利要求1所述的基于外区电力比例的暂态失稳主导性判别方法，其特征在 于，所述Zs根据实测得到的目标断面与本地部分之间的传输功率与断面电压计算得到。
3.根据权利要求1所述的基于外区电力比例的暂态失稳主导性判别方法，其特征在 于，所述&2和Z=根据实际电力系统网络拓扑结构，由节点阻抗矩阵得到。
【专利摘要】本发明公开了一种基于外区电力比例的暂态失稳主导性判别方法，包括以下步骤：步骤1：在电力系统中选定目标断面；步骤2：构建戴维南等效模型：(a)根据目标断面的分割将电力系统分为本地部分、目标断面和电力系统其它部分；将本地部分等效为本地发电部分和本地负荷部分；(b)将电力系统其它部分等效为第一发电机，本地发电部分等效为第二发电机；步骤3：定义外区电力比例为M：M＝P1/PD；计算电压失稳临界状态的外区电力比例MV和功角失稳临界状态的外区电力比例Mg；步骤4：根据实测参数计算外区电力比例M，并根据M与MV和Mg的距离判断主导性失稳模式。本发明能直观地得到主导失稳模式，为电力系统安全稳定运行、实时数据分析和故障反映策略提供参考。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104750994
【申请号】CN201510158293
【发明人】宋军英, 胡臻, 李欣然
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 湖南大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月3日