一种点对网系统的次同步振荡建模方法
【专利摘要】本发明提出一种点对网系统的次同步振荡建模方法，包括以下步骤：以电力系统的研究机组、串补输电线路和以及以串补输电线路端点为中心的扩展网络作为点对网系统的初始建模规模，在其边界点等值为阻抗后的电压源模型，形成初始建模模型；根据形成的建模模型，用prony算法获得建模模型次同步振荡扭振模态特征值并分析其次同步振荡扭振模态特征值判断中的参数是否相同，确定建模模型是否合理。本发明在合适范围内建模了既能满足仿真时间要求又能符合工程研究精度需求的电磁暂态模型，提高了分析次同步振荡问题的效率和可操作性。
【专利说明】一种点对网系统的次同步振荡建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统【技术领域】，具体涉及一种点对网系统的次同步振荡建模方法。
【背景技术】
[0002]远距离交流串联补偿输电工程已经大量投运，使次同步振荡成为威胁我国电网安全的重要因素之一。如伊敏、绥中、上都、宝日希勒、盘南、锦界、托克托、神木、府谷以及阳城等众多大型火电厂都通过串联补偿输电线路接入系统，均存在较严重的次同步振荡威胁。
[0003]面对复杂的大规模电力系统，建立全系统详细电磁暂态模型进行实际工程研究，无疑是理论上最为精确的方法。但是，大规模的电磁暂态仿真不仅在时间消耗上难以忍受，而且小步长的迭代误差积累也会使仿真结果失去参考价值。
[0004]与低频振荡不同，次同步振荡仅在部分电力系统中传播，次同步振荡动态并不涉及全部电力系统电磁暂态模型，允许在合适范围内获得满足工程精度需要的电磁暂态模型。在合理范围之外的电网区域对次同步振荡的影响可以忽略，从而由外部区域决定的电压源模型的电阻参数对次同步的影响微弱可以忽略，为用电阻参数的变化来确定建模模型的合理性提供了依据。
[0005]据已有的参考文献《comparisonof SSR Calculation and Test Results》，指出外网等值模型的规模的对SSR结果有一定的影响，并用频率阻抗扫描法进行了验证，但未提出详细的建模方法。文献《一种适用于次同步谐振研究的电力系统外网等值方法》提出了一种外网等值方法。此文献是通过不同规模的频率阻抗曲线间的误差来确定外网建模规模的合理性。频率阻抗曲线只能间接反映对次同步振荡结果的影响，它们之间的差异并不能代表次同步振荡实际结果的差异，而真正反映次同步振荡本质的是其次同步振荡扭振模态特征值的差异。文献提出方法都是逐步扩大建模模型的规模，对比不同的建模模型来判断建模的合理性。已经建立的模型不能自身判断等值是否合理，必须多进行一次扩大规模的等值才能判断等值的合理性。对于通过逐步扩大范围建模问题，次同步振荡传统建模方法的保留区域较为保守，影响了实际分析结果，对于适用具体网络的初始建模范围还没有合适的方案。
【发明内容】
[0006]为了克服频率阻抗扫描曲线只是间接的反映次同步振荡分析结果的误差，已经建立的模型不能自身判断建模是否合理的不足，本发明提出一种点对网系统的次同步振荡建模方法。本发明指出了一个适用于点对网系统的较为合理的初始建模范围，通过比较等值模型的电阻参数变化对次同步振荡扭振模态特征值的影响确定建模模型合理性，有效的减少了建模的次数，提高了分析次同步振荡问题的效率和精度。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于，包括以下步骤:[0009]步骤1:以电力系统的研究机组、串补输电线路和以串补输电线路端点为中心的扩展网络作为点对网系统的初始建模规模，在其边界点等值为阻抗后的电压源模型，形成初始建模模型；
[0010]步骤2:根据形成的建模模型，用prony算法获得建模模型的次同步振荡扭振模态特征值λ? =σ； +弘\其中λ是模态特征值；$是模态阻尼；//是模态频率为虚部标志；
[0011]步骤3:忽略建模模型中电压源模型的电阻参数，并用prony算法获得其次同步振荡扭振模态特征值& ;4 +if:.其中λ是模态特征值；σ；是模态阻尼；f;是模态频率为虚部标志；
[0012]步骤4:当特征值^、λ；中参数、O；满足^a1l,则确定此建模模型合理；否
贝U，根据Maxl ~σ； )/ σ: j的值，扩大建模规模，并在边界点等值为阻抗后的电压源模型，
形成新的建模模型，重复步骤2，步骤3，步骤4直到满足式:
[0013]σ；=σ； ?则确定为最终的建模模型。
[0014]进一步地，步骤I中的扩展网络是:与串补输电线路末端节点间接相连的最短电气距离为3到6个母线节点规模，如果串补输电线路末端节点附近为环网，则保留I到2个层次的环网模型规模，以及串补输电线路末端节点附近的大负荷模型。
[0015]进一步地,步骤2中所述的prony算法获得建模模型次同步振荡扭振模态特征值
λ； =σ； +〗//是:运行建模模型，获得转速偏差曲线，利用prony算法程序分析转速偏差曲线，提取次同步振荡扭振模态特征值& ?
[0016]进一步地，λ丨中的参数σ!是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的衰减因子，//是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的频率，prony算法程序将参数、/,1保留两位有效数字，i为次同步振荡扭振模态的个数。
[0017]进一步地，步骤3中所述的忽略此建模模型中电压源模型的电阻参数，并用prony
算法获得其次同步振荡扭振模态特征值λ? =σ? +〗//，将建模模型中电压源模型的电阻参
数值调为0，电抗参数值不变，重新调节研究机组发电功率与去电阻值之前相同，运行建模模型，获得转速偏差曲线，利用prony算法程序分析转速偏差曲线，提取次同步振荡扭振
模态特征值I丨，其中:σ?是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的衰减因子，//是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的频率，prony算法程序一般将参数、/I*保留两位有效数字，i为次同步振荡扭振模态的个数。
[0018]进一步地，步骤4中所述的根据Max [ (^! _σ: )/σ: J的值，适当的进一步扩大建模规模是:计算出
【权利要求】
1.一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:以电力系统的研究机组、串补输电线路和以串补输电线路端点为中心的扩展网络作为点对网系统的初始建模规模，在其边界点等值为阻抗后的电压源模型，形成初始建模模型； 步骤2:根据形成的建模模型，用prony算法获得建模模型的次同步振荡扭振模态特征值=σ； +//；;其中^是模态特征值；-是模态阻尼；//是模态频率；j为虚部标志； 步骤3:忽略建模模型中电压源模型的电阻参数，并用prony算法获得其次同步振荡扭振模态特征值W =σ； +Jf J ;其中g是模态特征值；σ；是模态阻尼；//是模态频率；j为虚部标志； 步骤4:当特征值^ X；中参数鹄螭满足4 =4则确定此建模模型合理；否则，根据
2.根据权利要求1所述的一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于:所述步骤I中的扩展网络是:与串补输电线路末端节点间接相连的最短电气距离为3到6个母线节点规模，如果串补输电线路末端节点附近为环网，则保留I到2个层次的环网模型规模，以及串补输电线路末端节点附近的大负荷模型。
3.根据权利要求1所述的一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于:所述步骤2中所述的prony算法获得建模模型次同步振荡扭振模态特征值λ? =σ； +jf/是:运行建模模型，获得转速偏差曲线，利用prony算法程序分析转速偏差曲线，提取次同步振荡扭振模态特征值λ丨。
4.根据权利要求3所述的一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于:所述的&中的参数4是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的衰减因子，f:是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的频率，prony算法程序将参数4、//保留两位有效数字，i为次同步振荡扭振模态的个数。
5.根据权利要求1所述的一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于:所述步骤3中所述的忽略此建模模型中电压源模型的电阻参数，并用pixmy算法获得其次同步振荡扭振模态特征值λ丨=σ； + ///，将建模模型中电压源模型的电阻参数值调为O,电抗参数值不变，重新调节研究机组发电功率与去电阻值之前相同，运行建模模型，获得转速偏差曲线，利用prony算法程序分析转速偏差曲线，提取次同步振荡扭振模态特征值M，其中:OfJ是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的衰减因子，是用prony算法得出的第i个次同步振荡扭振模态的频率，prony算法程序一般将参数4、 I保留两位有效数字，i为次同步振荡扭振模态的个数。
6.根据权利要求1所述的一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于:所述步骤4中所述的根据
7.根据权利要求2所述的一种点对网系统的次同步振荡建模方法，其特征在于:边界点是建模规模边界上与外网相连的节点，如果边界附近存在环网模型，以环网模型的节点为边界点。
【文档编号】H02J3/24GK103997047SQ201410209702
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】陈武晖, 董德勇, 张军 申请人:江苏大学