专利名称：大规模复杂电网进行综合评估的方法
技术领域：
本发明采用建立不同特性的电气元件数学模型，对不同机理的电力系统稳 定问题进行综合分析的方法，开展电磁暂态和机电暂态的仿真，指出电网的薄 弱环节，提出指导规划运行、电网三道安全防线的配置等方面建议。属于电力 系统计算分析技术领域。
技术背景2003年美国和加拿大部分地区发生了 8. 14大停电事故。该事故不仅给美 国和加拿大造成巨大经济损失，而且对全世界的电力工业发展影响深远。在 2003年还发生了英国伦敦、意大利、丹麦、瑞典等地的大面积停电事故。这 些以及历史上的大停电事故，对我国电网的安全稳定运行敲响了警钟。近几年随着地区经济的持续快速发展，负荷增长迅猛，对电网的供电能力 提出了超乎常规的发展需求，电网备用容量不足，运行在较小的安全裕度下， 需要釆取错峰、避峰、限电以及加大外购电量等有效措施保障电网的安全稳定 运行，另外随着电网装机容量、电网规模快速发展，电网动态特性也发生很大 变化，稳定问题也更加错综复杂和具有隐蔽性，直流输电、核电机组等大电源 的丢失也将对电网的安全稳定运行构成极大威胁，可能引起严重后果。本发明根据实际电网结构和特点，提出釆用大规模复杂电网进行综合评估 的方法对复杂构成的电网结构进行系统分析，经过实际运行结果，表明分析结 果对实际规划设计、运行方式安排和三道防线的设置均有明显优化作用。 发明内容本发明的目的是对包含直流、核电、抽水蓄能等电气设备的大装机容量 的复杂电网进行综合分析，开展电磁暂态和机电暂态仿真，分析不同机理的稳 定问题，包括静态安全、暂态稳定、电压稳定、低频振荡等，分析不同元件的 相互影响和电网的安全稳定裕度，提出合理措施解决存在的电网薄弱环节，达 到安全预警和保障电网安全稳定运行的目的。本发明是采取以下的技术方案来实现的大规模复杂电网进行综合评估的方法，其步骤如下(l)在软件中建立大规模电网仿真模型，主要包括发电机、交流线路、变压器、负荷等电气元件；(2) 根据研究问题重点，建立符合分析需求的详细程度的元件数学模型，釆用自定义建模的方法对串补、直流输电、核电机组分别建立电磁暂态、机电暂态模型；(3) 对全网进行综合性评价，计算全网的潮流、短路、暂态稳定、电压稳定、阻尼特性，分析直流系统和交流系统的相互作用和影响，以及计及核电机 组动态特性的系统中长期稳定情况。前述的大规模复杂电网进行综合评估的方法，其特征在于建立直流输电、 核电机组的各个组成元器件的数学模型，并对特珠问题进行了深入专题分析， 开展电磁暂态和机电暂态的仿真。前述的大规模复杂电网进行综合评估的方法，其特征在于综合分析计算了 潮流、短路电流、暂态稳定、电压稳定、阻尼特性、电磁暂态以及与之相关的 负荷模型、直流输电、田湾核电等诸多方面，发现电网各种稳定问题的有机联 系。本发明的有益效果是:根据实际电网结构和特点，提出釆用大规模复杂电 网进行综合评估的方法对复杂构成的电网结构进行系统分析，经过实际运行结 果，表明分析结果对实际规划设计、运行方式安排和三道防线的设置均有明显 优化作用。针对交流输电、直流输电、核电机组不同特性的复杂电力系统建立 电磁暂态、机电暂态理论分析模型，采用自定义建模的方法进行现状电网评估， 对包含串补、直流、核电的复杂大规模电网的暂态稳定性、电压稳定性、阻尼 特性等进行综合评价，指出电网的薄弱环节并提出相应的解决方案，该方法突 破了传统仅釆取单一方法对电网进行单个问题分析的局限，深化了电网分析的 内容，为全面掌握电网运行情况提供了技术支持。
具体实施例方式本发明大规模复杂电网进行综合评估的方法，其具体原理具体叙述如下(1) 技术方案的第一部分根据研究电网的规模和结构，建立具有发电机、 变压器、输电线路、负荷、电容电抗等元件的模型，构建大规模电网的基础计 算数据平台，预设不同的方式安排、故障种类和故障地点方案。(2) 技术方案的第二部分对具有串补、直流输电、核电机组的电网，根 据研究的目的，分析各模块的数学方程或变量传递函数，根据不同元件的动作 特性和研究重点，自定义建立数学模型，电磁暂态的仿真步长为50微秒，机电暂态的仿真步长为100亳秒，串补的详细数学模型包括电容、M0V、间隙、控制策略，直流输电的详细数学模型包括整流站、直流输电线路、逆变站、控 制系统，核电机组的详细数学模型包括反应堆、蒸汽发生器、功率调节系统、 汽机一次系统模型和发电机、励磁机二次系统。(3)技术方案的第三部分在具有准确电网计算数据的基础上，对电网进 行综合评估计算，包括潮流、短路、暂态稳定、电压稳定、阻尼特性，并进行 灵敏度分析计算。通过机组的开停、负荷比例，控制关键断面的输送潮流、计算暂态稳定极 限，为运行方式安排提供依据。设置由电动机、阻抗、恒功率不同比例构成的负荷模型，计算对稳定的灵 敏度分析，找出稳定的临界点。通过小干扰计算，分析全网的阻尼振荡模式， 包括特征值、特征向量、阻尼比，计算结论可用于配置电力系统稳定器和参数 设定。通过电磁暂态的仿真计算研究串补、直流输电系统发生不对称故障时的动 作特性和与系统之间的相互影响，分析交流电网故障对换流站母线电压和换相 失败的影响，以及直流系统换相失败与故障严重程度的关系。由于核电机组的各模块的动作特性较慢，机电暂态的仿真步长满足要求， 可进行仿真步长变化的中长期的稳定计算，分析核电机组的动态特性。上述实例不以任何方式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所 获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、大规模复杂电网进行综合评估的方法，其步骤如下(1)建立大规模电网仿真模型，主要包括发电机、交流线路、变压器、负荷等电气元件；(2)根据研究问题重点，建立符合分析需求的详细程度的元件数学模型，采用自定义建模的方法对串补、直流输电、核电机组分别建立电磁暂态、机电暂态模型；(3)对全网进行综合性评价，计算全网的潮流、短路、暂态稳定、电压稳定、阻尼特性，分析直流系统和交流系统的相互作用和影响，以及计及核电机组动态特性的系统中长期稳定情况。
2、 根据权利要求1所述的大规模复杂电网进行综合评估的方法，其特征在于建立直流输电、核电机组的各个组成元器件的数学模型，并对特殊问题进 行了深入专题分析，开展电磁暂态和机电暂态的仿真。
3、 根据权利要求1所述的大规模复杂电网进行综合评估的方法，其特征在于综合分析计算了潮流、短路电流、暂态稳定、电压稳定、阻尼特性、电磁 暂态以及与之相关的负荷模型、直流输电、田湾核电等诸多方面，发现电网各 种稳定问题的有机联系。
全文摘要
本发明为一种对大规模复杂电网进行综合评估的方法，针对交流输电、直流输电、核电机组不同特性的复杂电力系统建立电磁暂态、机电暂态理论分析模型，采用自定义建模的方法进行现状电网评估，对包含串补、直流、核电的复杂大规模电网的暂态稳定性、电压稳定性、阻尼特性等进行综合评价，指出电网的薄弱环节并提出相应的解决方案，该方法突破了传统仅采取单一方法对电网进行单个问题分析的局限，深化了电网分析的内容，为全面掌握电网运行情况提供了技术支持。
文档编号H02J3/00GK101242102SQ20081002022
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月28日 优先权日2008年2月28日
发明者刘建坤, 夏成军, 蓉 孙, 孙志明, 贤 徐, 林 江 申请人:江苏省电力试验研究院有限公司