[发明专利]一种电力系统不同紧急控制措施性能指标的快速评估方法

说明书

本发明公开了一种电力系统不同紧急控制措施性能指标的快速评估方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明依据电力系统暂态计算模型、候选紧急控措施信息和一次不实施任何控制的时域仿真数据，直接计算实施不同候选紧急控制后紧急控制时刻同步机的电磁功率，从而快速确定紧急控制时刻不同紧急控制措施下单机无穷大等值机电磁功率与机械功率差的变化量；进一步基于扩展等面积法则，计算不同紧急控制措施下减速面积的增量，从而确定不同紧急控制措施的性能指标。本发明可用于离线紧急控制策略计算或在线预决策紧急控制措施计算，有益于不同紧急控制措施间的优化协调，改善系统暂态稳定性，提高电力系统运行的经济性和安全性。

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体而言，本发明涉及一种电力系统不同紧急控制措施性能指标的快速评估方法。

背景技术

电力系统暂态稳定紧急控制作为防止暂态失稳最有效的控制措施之一，已被广泛的应用于电力系统实际运行中。电力系统紧急控制措施包括切除发电机(包括同步发电机和风电/光伏)、直流输电功率紧急调制、集中切负荷、发电机强行励磁、汽轮机快速控制汽门、串联或并联电容强行补偿、动态电阻制动等。传统的紧急控制一般采用切同步机和集中切负荷的控制措施。近些年来，随着新能源的发展和高压直流输电线路的大量建设，切风电/光伏和直流输电功率紧急调制这几种紧急控制措施也成为了有效的紧急控制手段。因此，在电网发生严重故障后，可选的紧急控制措施变得多样化，在众多备选紧急控制措施中快速选出性价比较高的紧急控制措施，对提高电力系统的暂态安全稳定性，提升控制的经济性、有效性具有重要的意义。

一般在备选紧急控制措施一定的情况下，不同紧急控制措施的控制代价已知，因此问题的关键在于不同紧急控制措施之间的性能比较。现有不同紧急控制措施的性能比较方法主要包括：暂态能量裕度的灵敏度分析法、受控的微分——代数系统灵敏度分析法、基于脆弱割集的灵敏度分析方法和摄动法。但由于电力系统的强非线性，控制量对暂态稳定的灵敏度求解十分复杂，甚至很难得到精确的解析表达式；虽然摄动法无需求解灵敏度的解析表达式，但其计算量较大。因此，工程上主要利用综合电气距离、动态鞍点同步机的动能等指标近似表示紧急控制措施的性能指标，其精度不高，甚至在某些情况下可能存在较大的误差。

基于此，本申请提出不同紧急控制措施性能指标的快速评估方法，该方法基于扩展等面积准则和系统仿真分析，可精确、快速计算不同紧急控制措施的性能指标，评价紧急控制措施的性能。

发明内容

本发明的目的是：为克服传统紧急控制措施性能指标计算方法的缺点，提供一种电力系统不同紧急控制措施性能指标的快速评估方法，实现精确、快速计算不同紧急控制的性能指标。有益于改善电力系统的暂态安全稳定性，提电力系统运行的经济性和安全性。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案实现的，包括下列步骤：

1)根据电力系统模型和参数、运行工况和预想故障，利用扩展等面积方法进行不考虑控制措施的暂态功角稳定裕度量化评估，若此时的暂态功角稳定裕度大于0，则认为预想故障发生后不需要实施相应的紧急控制措施，结束本方法，否则进入步骤2)；

2)根据预想故障的控制区间，按照控制措施类型搜索可能的切同步发电机措施、切风电/光伏措施、切负荷措施和紧急直流功率调制措施，形成备选紧急控制措施集；

选择备选紧急控制措施集中的第一个紧急控制措施作为待评估的紧急控制措施，进入步骤3)；

3)针对待评估的紧急控制措施，计算该紧急控制措施实施后紧急控制时刻系统中各同步机的电磁功率；

4)针对待评估的紧急控制措施，计算该紧急控制措施下紧急控制时刻OMIB等值机电磁功率与机械功率差的变化量；

5)针对待评估的紧急控制措施，计算该紧急控制措施的性能指标；