[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于相轨迹分析的实用动态安全域的构建方法，其特征在于，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；步骤二、在基本运行点暂态仿真，得到发电机功角和角速度信息，构建功角和角速度相轨迹，并根据发电机功角情况识别功角领先机群,将功角领先机群记作关键机群A；步骤三、对于关键机群A中的发电机，分别改变每台发电机i的出力搜索主导失稳临界点；步骤四、在主导失稳临界点处利用相轨迹灵敏度分析方法，构建实用动态安全域；包括：对于步骤三中求出的主导失稳临界点和主导失稳的发电机i，求取相轨迹边界函数f_i：f_i＝‑(MP_emaxω²cosδ+(P_m‑P_emaxsinδ)²)                         (1)f_i＜0 i＝1,2,L,n                              (2)式(1)中，M为惯性时间常数；ω为发电机角速度；δ为发电机功角；P_emax为发电机最大电磁功率；P_m为发电机出力；实际电力系统包括n台发电机，针对主导失稳临界点，定义相轨迹灵敏度矩阵S：式(3)中，f₁,f₂,...,f_n分别为所有发电机的相轨迹大小；P₁,P₂,...,P_n分别为所有发电机出力；当发电机出力改变量为ΔP时，相轨迹判稳公式如下：f+SΔP＜0                  (4)式(4)中：ΔP＝[ΔP₁,ΔP₂,...,ΔP_n]，为发电机出力改变矩阵；f＝[f₁,f₂,...,f_n]，为发电机相轨迹矩阵；针对发电机i的主导临界点处相轨迹f_i改变一个小扰动力ΔP_j，并将式(3)代入式(4)，得：式(5)变形如下：为保证实际电力系统功率平衡，平衡机出力改变量ΔP_s＝‑ΔP_j，求出相轨迹函数f_i的变化量Δf_i，发电机i的相轨迹函数f_i对发电机j的灵敏度S_j：将式(7)代入式(6)，发电机i主导的安全域表达式为：发电机出力上下限约束：式(9)中，P_j为发电机j的实际出力；P_j^m为发电机j的出力下限；为发电机j的出力上限；平衡机出力范围约束：P_s^m≤P_s≤P_s^M              (10)式(10)中，P_s为平衡机的实际出力；P_s^m为平衡机的出力下限；P_s^M为平衡机的出力上限；系统的功率平衡约束：式(11)中，ΔP_s为平衡机的出力改变量；ΔP_j为发电机j的出力改变量；发电机有功注入约束：基于相轨迹的发电机i的实用动态安全域为：