[发明专利]一种多机电力系统超低频振荡稳定性评估方法

说明书

本发明涉及一种多机电力系统超低频振荡稳定性评估方法，属于电网安全技术领域。该评估方法包括：建立含有系统主要发电机组的统一频率模型；对目标机组原动机‑调速器传递函数在超低频段（0.05~0.1Hz）内扫频，得到各机组在s平面上超低频频域特性；通过分析目标机组原动机‑调速器传递函数超低频频域特性的性质，评估目标机组对系统超低频振荡稳定性的影响。本发明提出的分析方法机理明确，可应用于多机电力系统超低频振荡稳定性评估，使系统稳定运行。

技术领域

本发明属于电网安全技术领域，涉及一种小干扰稳定性评估方法，具体涉及一种多机电力系统超低频振荡稳定性评估方法。

背景技术

低频振荡长期影响着电力系统安全稳定运行，其主要是由于励磁系统快速动作以及区域电网间联系过弱引起的。通过建设直流输电线路以使区域电网间异步互联，可以增强网架结构，从而减轻低频振荡的影响。然而2016年云南电网与南方电网主网异步联网后，云南电网内部出现了长时间、超低频的频率振荡现象，即超低频振荡。超低频振荡频率小于0.1Hz(云南电网为0.05Hz)，远低于低频振荡的频率范围。

超低频振荡并不是一个新问题，早在上个世纪70年代左右，加拿大电网就已发现这个问题，并将其称为公共模式(Common Mode)，以对应低频振荡中的本地模式(Local-area Mode)和区域模式(Int er-area Mode)。在其他的国内、外电网实际运行中同样出现了这种频率小于0.1Hz的频率振荡现象。无一例外地，这些电网的水电渗透率均较高，且均能通过调整水电机组调速器参数部分缓解该问题。异步联网前，云南电网与南方电网主网间存在交流联系，系统水电出力占比约为30％；异步联网后，云南电网仅通过直流线路与南方电网主网相连，云南电网成为孤网，系统水电出力占比升高到约70％。可见，超低频振荡与水电机组关系密切。现今，对超低频振荡的机理分析与调速器参数配置主要基于仿真与计算，有些文献用阻尼转矩法解释了单机系统超低频振荡的机理，但由于阻尼转矩法的局限性，无法对多机系统进行分析。且由于超低频振荡的性质与产生原因有别于低频振荡，阻尼转矩法的适用性仍然存疑。因此如何克服现有技术的不足是目前电网安全技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种多机电力系统超低频振荡稳定性评估方法，该方法在利用超低频振荡时间长、频率低特性的基础上，对多机系统超低频振荡的机理进行了分析，由于提出的分析方法基于奈奎斯特判据，因此是严格的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多机电力系统超低频振荡稳定性评估方法，包括以下步骤：

1)建立含有系统主要发电机组的统一频率模型；

2)选定目标机组，并基于统一频率模型得到的其原动机-调速器系统传递函数表达式，在超低频段范围内对其原动机-调速器传递函数扫频，得到其超低频段频域特性；所述的超低频段范围为0.05～0.1Hz；

3)通过分析目标机组原动机-调速器传递函数超低频段频域特性的性质，评估目标机组对系统超低频振荡稳定性的影响：若目标机组原动机-调速器传递函数在超低频段内频域特性的实部小于0，则目标机组对系统超低频振荡稳定性起负作用，反之，则起正作用。

进一步，优选的是，所述的步骤1)中的建立含有系统主要发电机组的统一频率模型步骤：

(1)统计系统所含发电机组调速器和原动机模型的类型以及它们各自占系统总容量的比例；

(2)将各类型调速器和原动机模型按照其各自占系统总容量的比例从大到小排序，选择其中占比最大的1～4种模型搭建于统一频率模型中；