[发明专利]一种定量评估发电机阻尼的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统分析技术领域，特别涉及一种定量评估发电机阻尼的方法。

背景技术

低频振荡是威胁电力系统安全运行的一个突出问题。阻尼是影响低频振荡的关键因素。当系统阻尼足够大时，振荡就能够很快平息；而当系统阻尼很小甚至为负时，振荡将持续很长时间甚至发散，威胁电网的安全。系统阻尼的计算采用特征分析法，将电力系统的动态方程在平衡点处线性化，得到线性化的系统方程为

x.=Jx---(1)]]>

其中x为状态变量，J为状态矩阵。

对状态矩阵J进行特征值计算，得到特征值σ±jω_d，这两个特征值对应一个振荡模式，振荡频率阻尼比阻尼比ζ决定了振荡幅值衰减的速率。振荡幅值衰减为初始值的37%的时间为秒或个周期。系统阻尼就是指阻尼比。σ＜0或ζ＞0表示系统阻尼为正，振荡是衰减的。

但是，特征分析得到的振荡模式特征值及其阻尼比是对应于全系统的一个量，但电网运行中不仅关心系统总的阻尼比，还关心阻尼的来源，即系统中各个元件对阻尼的贡献，尤其是各台发电机对阻尼的贡献，特征分析中未涉及这个问题。对于发电机阻尼的评估，传统的方法是阻尼转矩分析法，利用发电机阻尼转矩系数定量评估发电机阻尼，但阻尼转矩的推导是基于单机无穷大系统，在多机系统中并不适用。因此，目前还没有很好的方法来定量评估多机电力系统中各台发电机的阻尼。

发明内容

本发明的目的是提供一种定量评估发电机阻尼的方法，能在多机电力系统中定量评估发电机的阻尼特性和对系统阻尼的贡献。

本发明提供的一种定量评估发电机阻尼的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：将电力系统的动态方程在平衡点处线性化，得到线性化的系统方程

B：对状态矩阵J进行特征值和特征向量计算，得到特征值λ＝σ+jω_d和对应的右特征向量

C：对右特征向量进行伸缩变换，得到α为中的一个元素，该元素对应于发电机m的转速，发电机m为动能最大的发电机，即满足表示发电机i的转子惯性时间常数，表示右特征向量中对应于发电机i转速的元素，

变换后右特征向量中对应于动能最大的发电机的转速的元素

D：计算发电机i的能量消耗系数K_EDC,i，计算公式为：

其中分别为右特征向量中对应发电机i励磁电动势E_fd、q轴暂态电势E_q′的元素；T_d0,i′,X_d,i,X_d,i′分别为发电机i的d轴开路暂态时间常数、d轴同步电抗、d轴暂态电抗；ω₀为同步转速，ω₀＝2πf₀，f₀为系统频率；上标*表示求共轭；表示取实部。

利用能量消耗系数K_EDC,i定量评估发电机阻尼。K_EDC,i＞0的发电机的阻尼为正，对系统阻尼的贡献为正；K_EDC,i＜0的发电机的阻尼为负，对系统阻尼的贡献为负；K_EDC,i越大的发电机阻尼特性越好。

本发明的有益效果

本发明的多机电力系统中发电机阻尼定量评估方法，利用发电机的振荡能量消耗定量评估发电机的阻尼，并分析该发电机对系统阻尼的贡献。所述方法提高了电网的低频振荡分析技术水平，电网分析人员能够准确掌握系统阻尼的来源和各台发电机对系统阻尼的贡献，找到影响系统阻尼的关键发电机，从而采取针对性的措施提高系统阻尼，保证电网安全性。

具体实施方式

下面对本发明的方法及具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

本发明提出的一种定量评估发电机阻尼的方法，具体包括以下步骤：

A：将电力系统的动态方程在平衡点处线性化，得到线性化的系统方程为