专利名称：一种电力系统输电断面暂态稳定极限的计算方法
技术领域：
本发明涉及电力系统分析技术领域，特别涉及一种电力系统输电断面暂态稳定极限的计算方法。
背景技术：
暂态稳定是电力系统安全稳定的重要内容。电网运行部门需要保证电网在预想故障下能够保持暂态稳定。在电网运行中，一般通过控制输电断面功率来保证系统的暂态稳定性。输电断面是电网中某些支路的集合，这些支路断开后将电网分成两个不连通的区域，输电断面上的功率表示两个区域间传输的功率。当输电断面上传输的功率过大时，系统可能在某个故障下暂态不稳定，因此，输电断面存在一个暂态稳定极限，当断面功率小于极限时，对于预想故障集中的所有故障，系统是暂态稳定的，当断面功率增加至大于极限时，对于预想故障集中的某一个故障，系统首先暂态不稳定，该故障称为控制故障。在电网运行中，控制断面功率不超过暂态稳定极限，即可保证系统的暂态稳定性。断面暂态稳定极限的常规计算方法是以某一运行方式为基础，保持负荷和其他区域的发电机出力不变，相应增减该断面送电区和受电区机组，并对预想故障集中的故障进行稳定计算，得到满足系统暂态稳定的断面极限。如何增减机组(即发电机出力改变方案)对最终暂态稳定极限的计算结果具有很大影响。当发电机出力改变方案不同时，得到的稳定极限很可能是不同的，这使得稳定极限的计算结果依赖于预先的人为设定，不能保证得到最严重情况(稳定极限最小的发电机出力改变方式)下的稳定极限，即最保守的稳定极限。这对于保障电网的安全性是不利的。因此希望找到最危险的发电机出力改变方案，在该方案下得到的暂态稳定极限是最小的，也就是最保守的，以保障电网的安全性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种电力系统输电断面暂态稳定极限的计算方法，该方法可以保证暂态稳定极限计算结果的保守性，保障电网安全。为了实现上述目的，根据本发明实施例的电力系统输电断面暂态稳定极限的计算方法包括S1:在所分析的输电断面处将电网分为送电区和受电区，设定一种初始的发电机出力改变方案，增加所述送电区发电出力，等量减少所述受电区发电出力，以增加断面传输功率；S2 :对于设定的发电机出力改变方案，搜索断面的暂态稳定极限，得到断面的暂态稳定极限、极限运行方式以及相应的控制故障；S3 :在所述极限运行方式下，对于控制故障，进行暂态稳定失稳机群和稳定机群的识别，得到失稳机群和稳定机群；S4 :生成新的发电机出力改变方案，所述失稳机群中的机组增加出力或将其所在区域内的未开机机组依次开机，相应的将稳定机群中的机组减少出力直至停机；S5 :对于新的发电机出力改变方案，搜索断面的所述暂态稳定极限，得到断面的暂态稳定极限、极限运行方式以及相应的控制故障；S6 :如果步骤S5得到的控制故障和步骤S2得到的控制故障相同，则计算结束，以步骤S5得到的暂态稳定极限为最终的断面极限，否则转步骤S3，重新生成发电机出力改变方案并搜索暂态稳定极限。在本发明的实施例中，所述步骤S2中搜索断面稳定极限的方法包括S201 :对预想故障集中的第I个故障，采用二分法进行完整的稳定极限搜索，得到该故障对应的断面稳定极限，控制故障为该故障；S202 :对步骤S201所述稳定极限所对应的极限运行方式，依次扫描后续故障i，其中i为故障序号且i为大于I的正整数；S203 :如果故障i下系统稳定，则断面稳定极限、极限运行方式和控制故障均不变，继续扫描下一故障i+1 ;S204 :如果故障i下系统不稳定，则对该故障重新利用二分法进行稳定极限搜索，得到新的断面稳定极限、极限运行方式，控制故障变为故障i，然后对新的极限运行方式，继续扫描后续故障i+1 ；S205 :扫描到最后一个故障时，就得到了断面稳定极限及对应的控制故障。在本发明的实施例中，所述采用二分法进行完整的稳定极限搜索包括S2011 :基础运行方式下系统对设定故障是稳定的，记为稳定方式Sa，此时断面传输功率为Pa ;以较大的步长改变送电区和受电区发电机出力，使得系统在设定故障下不稳定，记为不稳定方式Sb，此时断面传输功率记为Pb ；S2012 :如果Pb-Pa小于预先设定的阈值，则转步骤S2014，否则改变送电区和受电区发电机出力变化量为原先的一半，重新生成新的运行方式使得断面传输功率为(Pa+Pb)/2，该方式记为S。，在该方式下对设定故障进行时域仿真；S2013 :如果系统稳定，则稳定方式Sa变为方式S。，Pa变为(Pa+Pb) /2，不稳定方式不变，返回步骤S2012继续计算；S2014 :如果系统不稳定，则不稳定方式Sb变为方式SyPb变为(Pa+Pb)/2，稳定方式不变，返回步骤S2012继续计算；S2015 :真实的稳定极限位于Pa和Pb之间，记Pa为最终的断面稳定极限。在本发明的实施例中，所述步骤S3中识别失稳机群和稳定机群的方法包括S301 :在步骤S2所获得的极限运行方式下，对控制故障进行时域仿真，得到临界稳定轨迹，然后略为增加故障清除时间，使得系统暂态不稳定，仿真得到临界不稳定轨迹；S302 :根据所述临界稳定轨迹和所述临界不稳定轨迹估计主导不稳定平衡点，具体方法为从故障清除时刻开始，分别搜索所述临界稳定轨迹和所述临界不稳定轨迹上第一个动能极小值点，然后以两点的平均值作为主导不稳定平衡点；S303 :计算该故障下能量裕度对各发电机出力的灵敏度，计算公式如下
权利要求
1.一种电力系统输电断面暂态稳定极限的计算方法，其特征在于，包括以下步骤 S1:在所分析的输电断面处将电网分为送电区和受电区，设定一种初始的发电机出力改变方案，增加所述送电区发电出力，等量减少所述受电区发电出力，以增加断面传输功率； S2:对于设定的发电机出力改变方案，搜索断面的暂态稳定极限，得到断面的暂态稳定极限、极限运行方式以及相应的控制故障； S3 :在所述极限运行方式下，对于控制故障，进行暂态稳定失稳机群和稳定机群的识另IJ，得到失稳机群和稳定机群； S4:生成新的发电机出力改变方案，所述失稳机群中的机组增加出力或将其所在区域内的未开机机组依次开机，相应的将稳定机群中的机组减少出力直至停机； S5:对于新的发电机出力改变方案，搜索断面的所述暂态稳定极限，得到断面的暂态稳定极限、极限运行方式以及相应的控制故障；以及S6:如果步骤S5得到的控制故障和步骤S2得到的控制故障相同，则计算结束，以步骤S5得到的暂态稳定极限为最终的断面极限，否则转步骤S3，重新生成发电机出力改变方案并搜索暂态稳定极限。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中搜索断面稳定极限的方法，包括以下步骤 S201:对预想故障集中的第I个故障，采用二分法进行完整的稳定极限搜索，得到该故障对应的断面稳定极限，控制故障为该故障； S202:对步骤S201所述稳定极限所对应的极限运行方式，依次扫描后续故障i，其中i为故障序号且i为大于I的正整数； S203:如果故障i下系统稳定，则断面稳定极限、极限运行方式和控制故障均不变，继续扫描下一故障i+Ι ; S204:如果故障i下系统不稳定，则对该故障重新利用二分法进行稳定极限搜索，得到新的断面稳定极限、极限运行方式，控制故障变为故障i，然后对新的极限运行方式，继续扫描后续故障i+Ι;以及 S205:扫描到最后一个故障时，得到了断面稳定极限及对应的控制故障。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S201中所述采用二分法进行完整的稳定极限搜索，包括以下步骤S2011:基础运行方式下系统对设定故障是稳定的，记为稳定方式Sa，此时断面传输功率为Pa;以较大的步长改变送电区和受电区发电机出力，使得系统在设定故障下不稳定，记为不稳定方式Sb，此时断面传输功率记为Pb ；S2012:如果Pb-Pa小于预先设定的阈值，则转步骤S2015，否则改变送电区和受电区发电机出力变化量为原先的一半，重新生成新的运行方式使得断面传输功率为(Pa+Pb)/2，该方式记为S。，在该方式下对设定故障进行时域仿真；S2013:如果系统稳定，则稳定方式Sa变为方式S。，Pa变为(Pa+Pb)/2，不稳定方式不变，返回步骤S2012继续计算；S2014:如果系统不稳定，则不稳定方式Sb变为方式S。，Pb变为(Pa+Pb)/2，稳定方式不变，返回步骤S2012继续计算；S2015:真实的稳定极限位于Pa和Pb之间，记Pa为最终的断面稳定极限。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中识别失稳机群和稳定机群的方法，包括以下步骤 S301:在步骤S2所获得的极限运行方式下，对控制故障进行时域仿真，得到临界稳定轨迹，然后略为增加故障清除时间，使得系统暂态不稳定，仿真得到临界不稳定轨迹； S302:根据所述临界稳定轨迹和所述临界不稳定轨迹估计主导不稳定平衡点，具体方法为从故障清除时刻开始，分别搜索所述临界稳定轨迹和所述临界不稳定轨迹上第一个动能极小值点，然后以两点的平均值作为主导不稳定平衡点； S303:计算该故障下能量裕度对各发电机出力的灵敏度，计算公式如下
全文摘要
本发明提出电力系统输电断面暂态稳定极限的计算方法包括S1将电网分为送电区和受电区，增加送电区出力，减少受电区出力，增加断面传输功率；S2对于设定的出力改变方案，得到暂态稳定极限、极限运行方式和控制故障；S3在极限方式下，对控制故障，进行失稳机群和稳定机群的识别；S4生成新的出力改变方案，失稳机群中的机组增加出力或将未开机机组开机，将稳定机群中的机组减少出力至停机；S5对于新的出力改变方案，得到暂态稳定极限、极限运行方式和控制故障；S6如果S5的控制故障和S2相同则结束，以S5的暂态稳定极限为结果，否则转S3，重新生成出力改变方案并搜索暂态稳定极限。本发明具有准确度高、稳定性好的优点。
文档编号G06F19/00GK103065060SQ20131003463
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者侯凯元, 陈磊, 徐兴伟, 邵广惠, 李泽宇, 刘永奇, 贾伟, 马新, 刘家庆, 夏德明, 岳涵, 王克非, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:清华大学, 东北电网有限公司