[发明专利]考虑定子阻尼影响的慢同调分区方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术，更具体地说，涉及一种考虑定子阻尼影响的慢同调分区方法。

背景技术

在电力系统仿真过程中，运用动态等值技术能够有效减少电力系统暂态分析计算所耗费的时间和内存。动态等值技术能够在保留内部系统的同时，将外部系统划分为若干子系统，并用低维模型来取代；它不但要求必须保持内部系统的初始潮流不变，而且必须保留内部系统的原有主要动态特征。

目前，动态等值技术可以分为两大类：同调等值法和模式等值法。同调等值法主要包含了同调机群判别和同调发电机聚合两个步骤，而模式等值法主要包含了模式选择、模型解耦和建立等值模型。

基于奇异摄动原理所提出的慢同调分区法属于同调等值法的一种，它须要计算系统的特征值和特征向量，而且区域的划分与故障点无关。但是该现有的慢同调法在建模时，为了降低求解难度和计算耗时，忽略了发电机的定子阻尼效应。而实际系统在故障期间，发电机的定子阻尼效应会直接影响转子角摇摆曲线的振荡幅值和振荡频率，当各机组的阻尼转矩系数差异较大时，必定会影响机组间的同调性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种考虑定子阻尼影响的慢同调分区方法，解决了在发电机组的阻尼转矩系数差异较大时影响机组间同调性的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种考虑定子阻尼影响的慢同调分区方法，它包括如下步骤：

A、建立电力系统线性化模型

电力系统建模中，发电机采用经典模型，电力系统的数学模型采用有功及无功潮流解耦后的线性化雅可比矩阵形式表示，以功率增量模拟扰动，电力系统的数学模型是以转子角偏差为未知量的二阶微分方程组；

B、求解特征矩阵K的特征根及特征向量

为求解全系统的数学模型，需要求解其特征矩阵的特征值，但直接求解比较困难，可以通过对二阶微分方程组采用两次变量代换法，通过求解虚设变量的解间接求得转子角偏差的解。

C、选定判定阈值ep1和ep2值，进行第一次分区

根据前述建模可知，只有D/M比相同的机组才具有完全相同的振荡模式。在实际中，电网系统在故障期间，各个机组所具有的振荡模式一般都是不同的，改进方法所得结论更符合实际电网的振荡特征。但是这一特征使得传统慢同调法用分割矩阵分区的方法不再适用。为了能继续用分割矩阵L的方法分区，可以在求取分割矩阵前先进行一次预分区，设定某一阈值ep1和ep2，如果发电机i与发电机j属于同一预分区，那么应该满足：

第一次分区后，认为属同一预分区的机组具有相同的振荡模式。

D、计算各预分区的分割矩阵L并进行第二次分区

利用传统慢同调发的分割矩阵L对各个预分区进行二次分群，得到最终的分区结果。

作为本发明的一种改进，步骤A具体包括如下步骤：

A1、建立发电机模型，设系统有n个节点，m台发电机，其中母线1至母线m是发电机母线，母线m+1至母线n是负荷母线。采用发电机经典模型的转子动态方程为：

(i＝1，2…m)；

A2、假设该n节点系统的导纳矩阵为Y_n×n。i号发电机暂态电抗为X′_id，而X′_id可并入节点导纳阵，并同时将各节点的负荷化为等值阻抗Z_L，并入导纳阵。节点导纳阵变为Y_(n+m)×(n+m)。电力系统的数学模型采用有功及无功潮流解耦后的线性化雅可比矩阵形式表示：

其中E′，δ，U，θ均取潮流计算相应的值，则H阵为定常。在正常无扰动时，ΔP_m＝0，ΔP_L＝0，各机组的转子角偏差均为零。系统有大扰动时，用ΔP_m及ΔP_L来模拟扰动。

A3、建立全系统的数学模型。定义矩阵M和D如下：

E_N为N维单位方阵。联立式(1)和式(2)并降阶，消去Δθ和ΔP_G可得：

式中

Q^T＝[C^T0]

A＝-M^-1D

B＝-M^-1H_GG+M^-1H_GLH_LL^-1H_LG