[发明专利]用于电力系统暂态稳定仿真的发电机节点电压预测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化，特别涉及了一种电力系统暂态稳定仿真过程中用于预测发电机节点电压的方法。

背景技术

电力系统暂态稳定分析是电力系统分析计算中最基础、最核心的内容之一。在线动态安全分析，安全稳定紧急控制、预防控制、智能调度等先进技术已逐步要求在电力系统中推广应用。实现这些先进技术的前提条件是能够快速、准确、可靠地对大规模电力系统进行的暂态稳定仿真。

数值积分是电力系统暂态稳定仿真计算最准确、最可靠的方法。数值积分法的最大缺点是计算量大，尽管计算机速度已经有了飞速提高，但对于大规模电力系统，计算时间仍难以满足在线动态安全分析、预防控制、紧急控制等计算的要求。

在现有的电力系统暂态稳定数值积分方法中，为了保证算法的数值稳定性，通常采用隐式积分算法。隐式积分算法在根据                                                时刻的状态变量和运行变量值求取时刻的状态变量和运行变量值时，需先给定时刻状态变量和运行变量的预估值、，再通过迭代求解。当考虑发电机凸极效应时，求解网络方程时通常也需要迭代求解，即需要给出发电机和负荷节点电压的初始预估值。若能给出良好的初始估计值，可以减少迭代次数，从而显著减少暂态稳定仿真的计算量。

目前，对于状态变量通常应用显式数值积分方法就能够给出较好的预估值，而对于系统中的有源节点电压，特别是发电机节点电压则难以预测出较准确的预估值。对于暂态稳定仿真中每一积分步发电机节点电压的初始估计值，通常由二种方法给出：一种是以前一积分步的计算值，作为本积分步的初始估计值，即取；另一种是取前几积分步的计算值，通过曲线拟合外推得到，即取。拟合曲线通常由最小二乘法或广义延拓算法获得，通常取1～3。以上二种初值估计的方法，在每一积分步状态变量和运行变量变化较小时，效果尚可。但是，当变量变化较大时，将显著增加迭代次数，有时甚至不收敛。特别是第二种估值算法，有时甚至比第一种方法效果更差。

随着电力系统规模的不断扩大，可能出现的故障也越来越复杂，由此引起系统失去稳定而造成的损失也更加严重。这就迫切需要我们能够快速地对电力系统进行动态安全分析、实施安全稳定预防控制和紧急控制，而这一切都是以快速数值积分暂态稳定计算为基础。暂态稳定计算过程中，每一积分步初值的良好预测，是实现快速暂态稳定计算的关键技术之一。

发明内容

本发明目的是为了解决电力系统暂态稳定仿真过程中，发电机节点电压初始预估值不准，使得迭代求解次数增加，计算量大，计算速度不能满足电力系统在线计算要求的缺点，发明了一种电力系统暂态计算过程中，能够较准确地预测出每一积分步发电机节点电压初始预估值的方法，使得电力系统暂态仿真计算时的每一积分步的迭代次数能有大幅度的减少，进而大幅度的提高仿真速度。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：一种用于电力系统暂态稳定仿真的发电机节点电压预测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：根据时刻系统中各台发电机节点电压和注入电流，按如下公式计算每一台发电机所对应的整个外部系统等值导纳：

     (为发电机台数)

   式中，分别为时刻第台发电机节点电压的实部、虚部和节点注入电流的实部、虚部；表示时刻与第发电机所联的整个外部系统等值导纳；

步骤2：应用显式积分公式，由时刻状态变量和运行变量值，计算时刻的状态变量的初始估计值。得到各发电机功角和各电势的初始估计值。发电机内电势根据发电机所选取的模型不同而不同，它们的对应取值参见表1；

步骤3：按如下公式计算时刻各发电机与状态变量初始估计值相对应的发电机节点导纳：

式中， 表示是发电机内电阻，、、、表示的是与发电机内电势相关的导纳在时刻的初始预估值，、、、表示的是与发电机节点电压相关的导纳在时刻的初始预估值，、分别表示各发电机轴和轴的电抗，随着发电机所用模型不同而不同，它们的对应取值可见表1。                

表1电机模型与参数对照表

表1中表示的是发电机暂态电抗后电势， 、、、分别表示发电机轴、轴的暂态电动势和次暂态电势，表示的是发电机轴同步电抗，、、、分别表示发电机轴、轴的暂态电抗和次暂态电抗。

步骤4：按如下公式计算时刻各发电机节点电压的初始估计值