专利名称：电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法
技术领域：
本发明属于电力系统分析技术领域，适用于电力系统在线安全稳定评估。
背景技术：
在此处键入背景技术描述段落在线暂态安全稳定(简称暂稳)评估现已成为大电网调度运行的迫切需求，其计算周期一般要求在5分钟之内。随着电力系统规模的增大，需要进行在线暂稳评估的预想故障数会很大，单个故障的暂稳评估时间也会变长。对于数千台发电机、数万个计算节点的大电网，如果不对预想故障进行筛选，在5分钟之内完成上万个预想故障的暂稳评估，则需要配置大量的计算资源。通常的解决方法是电网调度运行人员凭离线分析经验筛选出少量的预想故障，进行在线暂稳评估，其可靠性与电网调度运行人员的经验紧密相关。因此，急需提出电力系统在线暂稳评估预想故障筛选方法，降低预想故障集的设置与电网调度运行人员经验的依赖程度。专利“电力系统在线安全稳定评估预想故障集自适应筛选方法”(ZL 2008 1 0243660. 7)基于所有预想故障的安全稳定裕度和模式计算电力系统中发电机、母线等对安全稳定的综合影响因子，再综合考虑相应元件在电力系统前后两次运行状态中的潮流变化，来确定故障筛选裕度门槛值的提升量。本发明基于单个预想故障的暂态功角稳定、暂态电压跌落安全、暂态电压稳定和暂态频率偏移安全的裕度及模式信息，结合该故障安全稳定模式中相关元件的潮流变化和投/退等信息，分别估算出新的运行状态下该故障的暂态功角稳定、暂态电压跌落安全、暂态电压稳定和暂态频率偏移安全的裕度，并确定其相应的安全稳定模式。与已有专利技术相比，本发明一方面考虑了不同元件潮流的变化对安全稳定裕度影响的双向性，另一方面考虑了不同安全稳定机理的差别和元件投/退对安全稳定裕度与模式的影响，因此，本发明的筛选效率通常情况下会更高。
发明内容
本发明目的是从预想故障集中筛选出需要重新评估暂稳的所有严重故障，减少电力系统在线暂稳评估的计算时间。本发明采用以下的技术方案来实现，包括下述步骤
1)若某一预想故障是首次进行在线暂稳评估，则采用基于时域仿真的暂稳量化分析方法对该故障进行暂稳评估，计算出相应的暂态功角稳定裕度、发电机分群模式及按分群模式进行同调等值计算后的两台等值机之间的互电抗，暂态电压跌落安全裕度与薄弱节点， 暂态电压稳定裕度与薄弱负荷，以及暂态频率偏移安全裕度与薄弱节点、薄弱发电机等信息；否则，直接进入下一步；
2)综合考虑该故障在上一次在线暂稳评估中得到的暂稳裕度与模式，以及与本次计算对应的电力系统运行状态，相对于上一次的发电机出力变化、负荷变化以及元件投/退等关键影响因素，分别进行暂态功角稳定裕度与发电机分群模式，暂态电压跌落安全裕度与薄弱节点，暂态电压稳定裕度与薄弱负荷，以及暂态频率偏移安全裕度与薄弱节点、薄弱发电机的估算与识别；
3)应用暂稳裕度随时间增大而减小的裕度-时间函数，来计及电力系统运行状态变化中其它因素对暂稳裕度的影响，在上述估算值的基础上，分别进行该故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度、暂态电压稳定裕度和暂态频率偏移安全裕度的估算；
4)若该故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度、暂态电压稳定裕度和暂态频率偏移安全裕度的估算值，均大于相应的故障筛选的裕度门槛值，则不对该故障进行基于时域仿真的暂稳评估，直接采用步骤2)确定的安全稳定模式和步骤3)估算出的裕度，作为该故障在新的运行状态下的暂稳评估结果；否则，对该故障采用基于时域仿真的暂稳量化分析方法重新进行暂稳评估。效果和优点
本发明基于暂稳量化分析理论，充分应用了电力系统上一次在线暂稳评估的结果，结合本次在线暂稳评估的电力系统运行断面与上一次评估断面之间的差异，对所有预想故障进行暂稳裕度估算，并重新确定安全稳定模式，以安全稳定裕度为指标进行故障筛选。由于通常情况下暂稳裕度不足的故障数占N-I预想故障全集的比例比较小，因此，采用本发明可从根本上克服电力系统在线暂稳评估预想故障集需要依赖电网调度运行人员经验进行设置的缺点，大幅度降低需要基于时域仿真的在线暂稳评估的预想故障集规模，提高在线暂稳评估的计算速度，推动大电网在线暂稳评估技术的实用化。
图1是本发明方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图1，对本发明方法进行详细描述。图1中步骤1描述的是若某个预想故障是第一次进行在线暂稳评估，则转入步骤 6，不进行筛选处理；否则，进入步骤2，进行筛选处理，即该故障已有上一次在线暂稳评估的结果，包括4个部分
(1)暂态功角稳定的发电机主导模式及其裕度和等值电抗，以及若干个暂态功角稳定裕度与主导模式稳定裕度之差小于设定值的发电机次主导分群模式，记为{[
权利要求
1.电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法，包括以下步骤1)若某一预想故障是首次进行在线暂态安全稳定(简称暂稳)评估，则采用基于时域仿真的暂稳量化分析方法对该故障进行暂稳评估，计算出相应的暂态功角稳定裕度、发电机分群模式及按分群模式进行同调等值计算后的两台等值机之间的互电抗，暂态电压跌落安全裕度与薄弱节点，暂态电压稳定裕度与薄弱负荷，以及暂态频率偏移安全裕度与薄弱节点、薄弱发电机等信息；否则，直接进入下一步；2)综合考虑该故障在上一次在线暂稳评估中得到的暂稳裕度与模式，以及与本次计算对应的电力系统运行状态，相对于上一次的发电机出力变化、负荷变化以及元件投/退等关键影响因素，分别进行暂态功角稳定裕度与发电机分群模式，暂态电压跌落安全裕度与薄弱节点，暂态电压稳定裕度与薄弱负荷，以及暂态频率偏移安全裕度与薄弱节点、薄弱发电机的估算与识别；3)应用暂稳裕度随时间增大而减小的裕度-时间函数，来计及电力系统运行状态变化中其它因素对暂稳裕度的影响，在上述估算值的基础上，分别进行该故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度、暂态电压稳定裕度和暂态频率偏移安全裕度的估算；4)若该故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度、暂态电压稳定裕度和暂态频率偏移安全裕度的估算值，均大于相应的筛选故障的裕度门槛值，则不对该故障进行基于时域仿真的暂稳评估，直接采用步骤2)确定的安全稳定模式和步骤3)估算出的裕度，作为该故障在新的运行状态下的暂稳评估结果；否则，对该故障采用基于时域仿真的暂稳量化分析方法重新进行暂稳评估。
2.根据权利1要求所述的电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法，其特征在于，步骤1)采用基于时域仿真的暂稳量化评估结果包括4个部分(1)暂态功角稳定的发电机主导模式及其裕度和等值电抗，以及若干个暂态功角稳定裕度与主导模式稳定裕度之差小于设定值的发电机次主导分群模式，记为{[^u，(毛，，Λ'.ι ‘ ..., .j^1),]，…，[扎.i, (4.i，‘…，]，…，(1.历，(/U,…，也."D，U ]丨，其中N为发电机台数，m为模式总数,Li为第i个发电机分群模式的稳定裕度，且么…^i为第i个发电机分群模式中第j台发电机的参与因子，临界群发电机参与因子为正，余下群发电机参与因子为负，且Ii >….之4,· (若 小于0，对于临界群发电机，以受扰轨迹经过模式i动态鞍点时临界群中发电机加速动能最大值为基准，将各台发电机加速动能与该基准值的比值分别作为其参与因子；对于余下群发电机，将各台发电机该时刻的减速动能与该基准值的比值的负数分别作为其参与因子；若？？“大于等于0，对于临界群发电机，先确定受扰轨迹在该模式最严重的摆次中临界群等值发电机加速动能达到最大值的时刻，以该时刻临界群中发电机加速动能最大值为基准，将各台发电机该时刻的加速动能与该基准值的比值分别作为其参与因子；对于余下群发电机，将各台发电机该时刻的减速动能与该基准值的比值的负数分别作为其参与因子)，U为根据分群模式i，将临界群和余下群的发电机分别等值一台发电机后，两台等值机之间的互电抗，其中临界群和余下群的发电机分别按完全同调的恒定发电机进行同调等值，负荷按静特性模型处理；(2)暂态电压跌落安全的主导节点及其裕度，以及若干个暂态电压跌落安全裕度与主导节点安全裕度之差小于设定值的次主导节点，记为[tu，…，I“，…，t“]， 其中η为薄弱节点总数，Iij为薄弱节点中第i个节点的暂态电压跌落安全裕度，且 I “ ^ - ^ U ；(3)暂态电压稳定的主导负荷及其裕度，以及若干个暂态电压稳定裕度与主导负荷稳定裕度之差小于设定值的次主导负荷，记为[Sm1,…，〒_.,…，^^ ]，其中k为薄弱负荷总数，Ii为薄弱负荷中第i个负荷的暂态电压稳定裕度，且J^j <…S Vmj ；(4)暂态频率偏移安全的主导节点或发电机及其裕度，以及若干个暂态频率偏移安全裕度与主导节点或发电机安全裕度之差小于设定值的次主导节点、发电机，记为[th.”···，Vfj，···，▽ ]，其中1为薄弱节点、发电机的总数,Th、为薄弱节点、发电机中第i个节点或发电机的暂态频率偏移安全裕度，且<…S 1.”
3.根据权利1要求所述的电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法，其特征在于，步骤2)如何应用该故障上一次的暂稳评估结果，并结合电力系统运行状态的变化信息，进行暂稳裕度与模式的估算，其中包括4个部分 (1)对于暂态功角稳定裕度与模式的估算相对于上一次暂稳评估的电力系统运行状态(简称上一次系统状态)，若有发电机投入，则首先针对步骤1)中m个暂态功角稳定模式，基于与本次安全稳定评估对应的电力系统运行状态(简称本次系统状态)，对于新增发电机分别进行分群处理及其参与因子计算， 并按步骤1)的处理方法对新的分群模式分别进行同调等值，计算出两台等值机之间的互电抗Xii ；以暂态功角稳定主导模式为例，分别计算出该发电机与余下群等值发电机之间的电气距离&，以及与临界群等值发电机之间的电气距离Xi ,再分别计算出临界群中参与因子最大的发电机与余下群等值发电机之间的电气距离A1，以及余下群中参与因子绝对值最大的发电机与临界群等值发电机之间的电气距离！“(忽略电阻，计算两台发电机岌恒定的内节点之间的电气距离，下同)，若》大于等于A ,则将该发电机加入到该模式的临界群机组中，并将
4.根据权利1要求所述的电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法，其特征在于，步骤幻在步骤2)的暂稳裕度估算值基础上，分别采用公式(7)- (10)估算该故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度、暂态电压稳定裕度和暂态频率偏移安全裕度，式中Δ 为前后两次安全稳定评估的运行断面对应时刻之间的时间差，式、毛、冬和 k,为设定的安全稳定裕度随时间下降的斜率
全文摘要
本发明属电力系统分析技术领域，适用于对在线暂态安全稳定评估中预想故障进行筛选。电力系统中某个预想故障的暂态安全稳定性与其运行状态紧密相关，本发明基于暂态安全稳定量化分析方法，综合考虑发电机分群模式、发电机出力变化、负荷变化以及元件投退等关键影响因素，并应用暂态安全稳定裕度随时间增大而减小的裕度-时间函数，来计及电力系统运行状态中其它因素对暂态安全稳定裕度的影响，提出电力系统运行状态变化后暂态安全稳定裕度估算及模式确定方法，对于估算值大于门槛值的预想故障不再进行时域仿真，提高在线暂态安全稳定评估的计算速度。
文档编号H02J3/00GK102324743SQ201110279948
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者刘韶峰, 周海峰, 徐伟, 徐泰山, 方勇杰, 李碧君, 薛峰, 薛禹胜, 马明, 鲍颜红 申请人:南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院