[发明专利]一种基于相轨迹分析的实用动态安全域的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于相轨迹分析的实用动态安全域的构建方法，包括：步骤一、由实际电力系统数据，建立相应的动态模型，确定所需求取动态安全域对应的故障线路和故障状态；步骤二、由系统初始运行点的暂态仿真，得到基于功角‑角速度的相轨迹，并结合功角曲线判断系统的暂态稳定情况和功角领先机群，并把功角领先机群选为关键机群；步骤三、通过改变各自发电机的出力来求取不同发电机的主导失稳临界点并求取主导失稳临界点处的相轨迹函数；步骤四、在主导失稳临界点，通过时域仿真的手段，通过改变发电机小扰动出力ΔP,求取相轨迹灵敏度；步骤五、结合发电机出力上下限和平衡机的出力限制，构建基于相轨迹的实用动态安全域。

技术领域

本发明属于电力系统稳定性领域，尤其涉及一种动态安全域构建方法。

背景技术

经济的快速发展使得用电需求不断增加，电力网络规模不断扩大，逐渐形成跨区互联甚至跨国互联电网。目前我国已形成除台湾外的所有地区电网互联的格局，欧洲电网计划在未来十年内进一步加强主网架建设，实现与南部东部相邻电网的互联。同时，由于一次能源与经济发展地区分布不平衡，负荷中心距离电源中心较远，使得大量电力需通过电网远距离传输。区域间输电断面的传输功率日益接近其传输极限，威胁着电网的安全稳定运行。进一步，电网的大规模跨区互联将使影响电网安全稳定运行的因素增多，一个电力元件发生故障将可能波及全网进而造成严重事故，给电网的安全稳定运行带来严峻考验。

2003年，世界相继发生了“8.14”美加大停电、“8.28”伦敦大停电、“9.1”悉尼和马来西亚大停电以及“9.28”意大利大停电，其中“8.14”美加大停电是北美有史以来最严重的停电事故，受停电影响人口超过五千万。2012年7月，印度发生全国近一半地区电力瘫痪的大停电事故，受停电影响人数达6亿。这些严重的停电事故，主要都是由最先的某局部电力事故引起，继而引发其他地区电力事故，最后造成全网事故。大规模停电事故不仅会造成巨大的经济损失，而且将严重影响人民生产生活。对于复杂的互联电力系统，其电力元件众多，如何有效的监视系统运行和预防电力事故的发生变得尤为重要。

电力系统安全域可以提供大量的安全信息，该理论的出现为电网运行安全指明了新的方向。表征系统动态稳定域边界能够利用超平面来表示。此外，安全域能够提供系统运行点的裕度信息，用以表征系统风险水平，对系统风险进行量化，其计算负担小，结果准确，能够用于快速计算安全转移概率。并且安全域的裕度信息可以用来为调度运行人员在故障过程中切机切负荷，以及在调度操作过程中规避风险提供可靠的依据。

虽然围绕动态安全域已经开展了许多研究并取得了大量的实用化成果，但安全域在实用化的过程中还有很多问题，传统拟合法花费大量计算时间，而且临界点求取过程中仅利用稳定与否的信息，忽略大量的功角、角速度信息。尚无在安全域求解中利用功角、角速度信息来快速求解安全域的理论及算法。

近年来，对DSR及其相关应用已进行了大量的研究。研究表明，采用拟合法求取DSR的边界，并经过大量计算，发现在工程关心的范围内，DSR的边界可以用一个或多个超平面进行拟合，并把由超平面边界表示的动态安全域称为实用动态安全域(Practical DynamicSecurity Region，PDSR)。但以往有关DSR的拟合法研究中，均只利用了不同运行点暂态仿真中稳定与否的信息，未利用其中的功角、角速度信息。如何最大程度利用功角、角速度信息进行动态安全域边界的快速拟合还有待于研究。

发明内容

针对上述问题，本发明利用相轨迹的方法学，充分利用不同运行点，尤其是临界点处的功角、角速度信息，快速计算PDSR边界。大量仿真计算发现，快速计算的PDSR边界大大减少了以往拟合法需要的计算时间，并通过时域仿真验证了计算所得PDSR边界的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于相轨迹分析的实用动态安全域的构建方法，包括以下步骤：

步骤一、由实际电力系统数据，建立同步发电机和负荷动态模型，确定故障线路L_F、故障持续时间t，得到基本的运行点；