[发明专利]一种用广义电阻裕度评价静态电压稳定与功角稳定的方法

说明书

本发明公开了一种用广义电阻裕度评价静态电压稳定与功角稳定的方法。该方法取系统注入节点电流为参考相量，对系统进行相对综合动态等值：对于PV节点电压有波动情形，提出评价发电机内部虚拟PV节点静态功角稳定的广义电阻裕度；对于PQ节点，将综合负荷等值为动态阻抗后的动态电势不变模型，通过分解负荷的电压静态特性与时间动态特性，提出评价PQ节点电压稳定的广义电阻裕度；根据广义电阻裕度，快速评价电源节点的功角稳定性，或判断负荷节点的电压稳定性。在线应用时，各等值参数估计均不依赖系统的详细模型。本发明统一了动态电压稳定与静态功角稳定的评价指标，特别适用于含新能源(功率双向流动且随机波动)系统的在线稳定评估与控制。

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定分析方法，特别是一种用广义电阻裕度的评价静态电压稳定与功角稳定的方法，属于电力系统领域。

技术背景

戴维南等值方法在电力系统电压稳定在线评估中存在理论缺陷：等值电路参数辨识必须依赖广域测量信息；由于电力系统具有非解析特性，等值电路参数没有复数意义；特别是，基于等值参数的电压稳定指标不能区分系统内部扰动与本地负荷扰动的本质特征。相对综合动态等值取注入节点电流作为测量参考相量，是一种跟踪系统内部电势摇摆的柔性动态等值，其等值参数可以局部测量。

由于戴维南等值阻抗没有复数意义，只能研究负荷静态等值阻抗模与系统戴维南等值阻抗模的匹配关系，负荷阻抗模裕度不能反映负荷功率因数的大小及其动态变化信息。从本质上看，综合负荷的功率因数是动态变化的，对于负荷功率因数动态变化的情形，电压稳定灵敏度指标没有意义。因此，必须将电阻裕度推广到PQ节点，实现负荷节点电压稳定的在线监测与评估。应用相对综合动态等值方法，可以独立研究负荷静态等值电阻与系统相对综合动态等值电阻的匹配关系，负荷电阻裕度充分反映了负荷功率因数的大小及其动态变化信息。但是，当发电机母线电压有波动时，如果简单地应用电阻裕度评价该节点的静态功角稳定性，将会得到错误的结论，更不能应用阻抗模裕度评价该节点的静态电压稳定性。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于广义电阻裕度评价电力系统静态电压稳定和功角稳定的方法。在电力系统机电暂态过程中，广义电阻裕度能够反应发电机功角同步能力，通过在线辨识电阻裕度与功角位置的相关性，并考虑母线上的发电机转子动能，可以快速预测系统的暂态功角稳定性，在线决策系统的切机与解裂方案。将综合负荷等值为动态阻抗后的动态电势不变模型，能够分解负荷功率的电压静态特性与时间动态特性，能够区分系统振荡与本地负荷扰动对节点电压稳定评价产生的影响。广义电阻裕度统一了动态电压稳定与静态功角稳定的评价指标，能够快速评价PV节点电压有波动情形的发电机节点的静态功角稳定性和综合负荷的电压稳定性。

本发明的解决方案如下。其特征在于以下步骤：

步骤A：当电力系统受到扰动或发生故障时，重点监测与评价发电机节点的功角稳定性和负荷节点的电压稳定性；

步骤B：对于发电机节点，判断发电机母线电压波动是否大于允许范围，如果大于允许范围，则将发电机或发电机群等值为动态电抗X′后的动态电势E′不变模型，但是动态电势的相位角是可以摇摆的。X′和E′类似于非线性直流电路中的局部线性化动态等值参数，其数值可以在线辨识。如果已知发电机定子绕组的电阻为R，则可通过类似的方法得到动态等值电抗X′和动态等值电势E′。

步骤C：对于发电机节点，从动态等值电势E′往电力系统方向看，对系统进行相对综合动态等值，便可以得到系统的相对综合动态等值阻抗Z_REL＝R_REL+jX_REL和发电机功率静态等值阻抗Z_G＝R_G+jX_G，由此得到发电机电势节点(虚拟PV节点)的广义电阻裕度