基于稳态-暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法

本发明属于电网分析与控保，尤其涉及基于稳态-暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法。

背景技术：

1、电力系统暂态稳定问题越来越引起关注，但现有研究在实际应用时仍面临一些困难。由于大区电网互联和电力市场的发展，电力系统的安全稳定性面临挑战，系统各种模型可能接近或处于病态状态，因此需要一种能够量化和在线分析暂态稳定性的方法。

2、传统的基于时域仿真的安全稳定控制策略只能应对预先设计的故障情况，一旦出现失配情况，容易发生连锁故障和大停电事故。现有的安全防御体系主要依赖于离线仿真生成的控制策略，而这些策略在面临非预期故障时的失效风险越来越高。因此，为了保证电网的完全稳定运行，迫切需要一种不依赖于离线仿真，能够快速准确分析系统暂态稳定性的方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：利用同步发电机在不同有功出力下的初始功角与其临界切除角的和近似为一恒值的特点，提出一种暂态稳定判别及量化评估方法，可以在稳态下求解同步发电机的临界切除角，如果切除角大于临界切除角会使系统失去同步，相反，只要切除角小于临界切除角，系统就是稳定的。

2、为实现上述目的，本发明的基于稳态-暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法的具体技术方案如下：

3、基于稳态-暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法，它包括以下步骤：

4、步骤s1、临界切除角的求取

5、计算同步发电机稳态下的功角为：

6、

7、式中，p0、q0分别表示同步发电机稳态下的有功功率和无功功率；u表示同步发电机的机端电压；xq表示同步发电机q轴稳态电抗值。

8、计算同步发电机的临界切除角为：

9、

10、式中，p0表示同步发电机的稳态时的有功功率；δ0表示同步发电机稳态时的功角；δh表示同步发电机不稳定平衡点处的功角；pm表示故障清除后同步发电机的最大输出功率

11、步骤s2、同步发电机初始功角与临界切除角和值特点分析

12、计算同步发电机初始功角与临界切除角和值为：

13、δ∑＝δ0+δcr   (3)

14、稳态下同步发电机的输出功率为：

15、

16、式中，eq表示同步发电机空载电动势；xd∑表示同步电抗。从式(4)中可以看出同步发电机稳态时有功出力不同主要影响δ0的数值。随着同步发电机有功出力p0的增大，其初始功角δ0也随之增大。从式(3)可以看出，当系统发生三相短路故障时，临界切除角δcr会随着同步发电机有功出力p0的增大而减小。

17、综上，同步发电机初始功角与临界切除角和值可近似为一恒值。

18、步骤s3、构建基于稳态功角的同步发电机稳定度指标

19、在单机无穷大系统的不同运行工况下，同步发电机初始功角与临界切除角和值可近似为一恒定值c。这里的同步发电机指正常向系统输送有功及无功功率，非空载或近似空载运行的同步发电机。利用同步发电机初始功角与临界切除角和值可近似为一恒定值这一性质，定义同步发电机功角稳定度指标(power angle stability index，pasi)为：

20、

21、式中，恒值c可通过离线系统仿真计算获得，δc可利用在线数据计算获得，通过式中pasi的符号可判别同步发电机是否失稳。当pasi＞0时，则该机组受扰后的故障切除角未超过临界切除角，此时该机组稳定；当pasi≤0时，该机组受扰后的故障切除角已超过或等于临界切除角，机组失稳。pasi的数值越大，则其距离临界点越远，稳定程度也越高。当两台同步发电机相对平衡机失稳时，其相对稳定性也可以用该指标判别同调机群的稳定性，同时，在故障清除后即可得到pasi的计算结果，实现对同步发电机的稳定判别及稳定量化评估。

22、本发明的基于稳态-暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法具有以下优点：该方法简单明了，计算方便，无需考虑系统的暂态过程，通过该方法可以实现对电力系统暂态稳定性的准确判别。

技术特征：

1.基于稳态-暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于稳态-暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法，其特征在于，所述步骤s3中当pasi＞0时，则机组受扰后的故障切除角未超过临界切除角，此时该机组稳定；当pasi≤0时，机组受扰后的故障切除角已超过或等于临界切除角，机组失稳；pasi的数值越大，则其距离临界点越远，稳定程度也越高；同时，在故障清除后即可得到pasi的计算结果。

技术总结
本发明基于稳态‑暂态功角限值的电力系统暂态稳定判别方法，属于电网分析与控保技术领域；包括利用同步发电机在不同有功出力下的初始功角与其临界切除角的和近似为一恒值的特点，提出一种暂态稳定判别及量化评估方法，可以在稳态下求解同步发电机的临界切除角，如果切除角大于临界切除角会使系统失去同步，相反，只要切除角小于临界切除角，系统就是稳定的。本发明方法简单明了，计算方便，无需考虑系统的暂态过程，通过该方法可以实现对电力系统暂态稳定性的准确判别。

技术研发人员：蔡国伟,张艳军,王湘东,刘铖,张宇驰,张智翔,刘闯,李守超
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15