专利名称：：一种基于动态戴维南等值判别电压失稳与功角失稳的方法
技术领域：
：本发明涉及电力系统分析的方法，特别涉及如何判别功角失稳与电压失稳的方法，属于电力系统领域。
背景技术：
：电力系统稳定性是指电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。功角稳定和电压稳定是稳定问题的两个重要方面。目前对功角稳定的研究已相对成熟，形成了较完整的分析、控制体系。然而对电压稳定的研究，从概念到分析方法仍处于发展阶段，相应的研究工作离成熟还有相当的距离。目前对电压失稳的判据没有统一的标准，我国在工程上采用的标准是根据电压中枢点母线电压下降幅度和持续时间进行判别，即动态过程中系统电压中枢点母线电压下降持续(一般为1秒)低于限定值(一般为0.75p.u.)，就认为系统电压失稳。然而，如果系统发生功角失稳，同样也会引起系统电压的不稳定。因此在实际工程中，无论是在线分析还是离线分析中，都面临着当系统电压下降时，如何辨别系统的失稳性质是功角失稳还是电压失稳的问题。在工程离线仿真分析中，目前较为认可的是通过控制措施的有效性来判断是功角失稳或电压失稳，但这种方法从机理上尚未有明确的解释，其正确性还需进一步的论证，并且不适宜应用于电力系统的在线分析控制中。而在电力系统的在线运分析控制中，从已有的文献和实际工程系统来看，当故障后系统电压大幅下降时，还尚未有实时判断系统失稳性质的指标，从而给系统调度人员采用何种有效的控制措施来抑制系统失稳的进一步恶化带来了困惑，失去了挽救系统的最佳时机，导致系统失稳进一步恶化，甚至发生系统崩溃，其带来的社会影响和经济损失是不可估量的。当电力系统发生故障，系统电压大幅下降时，系统运行和分析人员往往难以辨别系统的失稳性质是功角失稳还是电压失稳，基于此提出了本发明。
发明内容本发明的内容是克服现有技术的不足，提供一种判别功角失稳与电压失稳的方法。该方法以功角失稳与电压失稳的机理上的本质区别为出发点，通过动态戴维南等值方法实时获取系统动态戴维南等值电势，进行电力系统故障性质的判断，利于调度系统人员及时采取有效的措施，提高系统的稳定水平。本发明提出了一种基于动态戴维南等值判别电压失稳与功角失稳的方法，该方法包括以下步骤步骤A:当电力系统发生故障，电压大幅下降时，选择故障后系统中电压最低的负荷节点作为监测对象；步骤B:利用同步测量装置对节点的电压相量、电流相量进行同步采样(若应用于离线仿真分析，可直接得到仿真时步中节点的电压、电流相量值)，通过动态戴维南等值方法，得到采样点t时步对应的戴维南等值电势《，同时比较A与临界戴维南等值电势五^步骤C:比较结果，若￡,<￡，则判断系统发生功角失稳，系统运行、分析人员可采取包括切机等控制措施，将系统拉回同步运行状态；若A>￡H，则判断系统发生电压失稳,系统运行、分析人员可采取包括切负荷、增加无功补偿等控制措施。其中在所述步骤B中五,为戴维南等值电势，其等值模型为式中的F,、/t、Z,分别是通过同步测量装置(或离线仿真分析)得到负荷母线电压相量、电流向量以及戴维南等值阻抗，该方程有两个待确定量，分别是五t和Z,，需要至少两组电压和电流的相关数据才能求解。只需利用前一个时步测得的数据^,、/M，从而得到可以得到t时步的动态戴维南等值电势五,；其中在所述步骤B中五H为临界戴维南等值电势。设两端电源的电压分别用《、乌表示，负荷点处的电压为J^Z《，线路阻抗分别用Z,，^表示，负荷的有功功率、无功功率分别用P、Q表示；从负荷点处往系统方向看进去的戴维南等值参数可以通过下式计算，其中A^、zraCT分别为戴维南等值电势和戴维南等值阻抗<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>假设电机q轴瞬变电动势《保持恒定，则功角稳定的临界功角差^为卯。，因此当J-卯。，当￡=1/^.时，临界戴维南等值电势五H可以用下式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>基于动态戴维南等值方法，通过实时判断电压大幅下降的负荷节点的戴维南等值电势参数是否跌落至临界值以下来辨别系统失稳性质是属于功角失稳还是电压失稳，具有实时性、直观性以及可操作性，不仅能满足系统的离线分析，同时也能满足在线实时的分析判断，利于系统调度人员及时采取有效的措施，抑制系统失稳的进一步恶化，提高电力系统的安全稳定运行水平。图1是戴维南等值系统；图2是双电源单负荷等值系统；图3是在线判别电压失稳和功角失稳的流程图4IEEE9节点系统电气接线图5是系统的功角和电压曲线图，其中图5-a是发电机3相对发电机1的功角曲线图;图5-b是母线l、2、3的电压曲线图；图5-c是母线A、B、C的电压曲线图。具体实施例方式实施例1:以IEEE9节点系统离线仿真分析为例，0秒时节点2发生三相短路故障，0.16秒由于保护动作断开节点2与节点A间的线路，系统发生失稳。第一步故障发生后，监测系统故障后电压最低的负荷节点，在本算例中，监测点为节点2。各节点在故障发生后各仿真时歩的电压如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>第二步基于动态戴维南等值方法，节点2的电压及动态戴维南等值电势结果如下表所示，本算例步长为0.02秒。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>0.50.67610.66720.520.66870.65980.540.66180.65300.560.65530.64670.580.6柳0.64070.60.64380.6353第三步从节点2的动态戴维南等值电势结果可以看出，戴维南等值电势持续下降，在0.44秒后小于功角失稳的临界戴维南等值电势五w(0.707)，因此，可以判断节点2的电压下降是由于系统的功角失稳引起。第四步采取功角失稳的安全稳定控制措施，在0.45秒切除发电机2，系统恢复至稳定运行状态。系统的功角和电压如图5所示此处己经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。权利要求1、一种基于动态戴维南等值判别功角失稳与电压失稳的方法，该方法包括以下步骤步骤A当电力系统发生故障，电压大幅下降时，选择故障后系统中电压最低的负荷节点作为监测对象；步骤B利用同步测量装置对节点的电压相量、电流相量进行同步采样(若应用于离线仿真分析，可直接得到仿真时步中节点的电压、电流相量值)，通过动态戴维南等值方法，得到采样点t时步对应的戴维南等值电势Et，同时比较Et与临界戴维南等值电势EH；步骤C比较结果，若Et<EH，则判断系统发生功角失稳，系统运行、分析人员可采取包括切机等控制措施，将系统拉回同步运行状态；若Et>EH，则判断系统发生电压失稳，系统运行、分析人员可采取包括切负荷、增加无功补偿等控制措施。2、依据权利要求1的方法，其特征在于其中在所述步骤B中五t为戴维南等值电势，其等值模型为式中的K、/t、Z,分别是通过同步测量装置(或离线仿真分析)得到负荷母线电压相量、电流向量以及戴维南等值阻抗，该方程有两个待确定量，分别是E,和Zt，需要至少两组电压和电流的相关数据才能求解。只需利用前一个时步测得的数据F,—。/,_,，从而得到可以得到t时步的动态戴维南等值电势五,；其中在所述步骤B中五H为临界戴维南等值电势。设两端电源的电压分别用《、A表示，负荷点处的电压为^Z《，线路阻抗分别用ZpZ,表示，负荷的有功功率、无功功率分别用P、Q表示；从负荷点处往系统方向看进去的戴维南等值参数可以通过下式计算，其中乌b、分别为戴维南等值电势和戴维南等值阻抗<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>假设电机q轴瞬变电动势《保持恒定，功角稳定的临界功角差^为90。，因此当5=90°，￡=1/7.仏时，临界戴维南等值电势五H可以用下式计算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>全文摘要本发明提出了一种基于动态戴维南等值判别功角失稳与电压失稳的方法。当电力系统发生故障，系统失稳，电压大幅下降，系统运行、分析人员往往难以辨别系统失稳的性质是属于功角失稳还是电压失稳。本发明基于动态戴维南等值方法，得到故障后所监测负荷节点的戴维南等值电势的实时变化量，通过与临界戴维南等值电势对比，判断故障发生后系统的失稳性质。本发明可运用于电力系统在线分析控制以及离线仿真分析，利于系统运行、分析人员及时采取有效的措施，提高电力系统的安全稳定运行水平。文档编号G01R31/00GK101363885SQ20081011992公开日2009年2月11日申请日期2008年9月10日优先权日2008年9月10日发明者孙华东,俊易,林伟芳,涌汤申请人:中国电力科学研究院