[发明专利]一种电力系统阻尼稳定域及其确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统分析与运行技术，尤其涉及一种用以判断电力系统阻尼稳定器对低频振荡、次同步振荡问题的适应性的电力系统阻尼稳定域及其确定方法。

背景技术

电力系统次同步振荡(Sub-Synchronous Oscillation，SSO)是指电力系统的一种不正常运行状态，在这种状态下，电气系统和汽轮发电机组以低于系统同步频率的某个或多个振荡频率交换显著的能量。长期处于这种状态会导致系统发电机组大轴疲劳积累，甚至断裂，从而严重威胁电力系统的安全运行。

国内外的众多学者和电力工作者对次同步振荡问题做了大量的研究和试验，并开发了一些用于抑制次同步振荡的阻尼控制器，如附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller，SEDC)、FACTS附加阻尼控制器等，但阻尼控制器往往针对简单系统、单一运行状况进行设计，存在鲁棒性不足的问题，而且对阻尼控制器的鲁棒性好坏缺乏统一的评判依据。因此，提出一种具有普遍适用性的评判标准，用于评判各种次同步振荡阻尼控制器优劣、辅助控制器的设计，是一项非常具有意义的工作。

传统的次同步振荡阻尼控制器设计时，往往只针对单一的系统运行模式，这种阻尼控制器对特定的系统起到很好的阻尼作用，但当系统的运行状态改变时，其鲁棒性难以得到保证。现有的评判标准往往是针对某个特定的电网运行状态，使得不稳定的次同步振荡模式变为稳定，或是某个振荡模式的阻尼比提升到一定的程度上，但这种评判标准难以适应复杂的电网运行情况。不少学者使用非线性分岔分析来确定系统的参数空间可行域，该方法不失为一种考虑比较全面的方法，其中与电力系统低频振荡、次同步振荡相对应的是hopf分岔，但hopf分岔以虚轴为界，在实际工程中的意义不大。实际运行中，总是希望各振荡模式的阻尼比保持在一定的水平之上，例如，参照低频振荡的阻尼比要求，根据《国家电网公司电力系统安全稳定计算规定》，区域振荡模式以及与主要大电厂、大机组强相关的振荡模式的阻尼比一般应达到0.03以上。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电力系统阻尼稳定域及其确定方法，针对次同步振荡电气阻尼特性受电网运行方式影响较大，从而导致次同步振荡阻尼控制器适应性不强的问题，采用阻尼稳定域作为阻尼控制器的评判标准，并给出了阻尼稳定域的相关计算方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电力系统阻尼稳定域，以特征根穿越阻尼轴时关键运行参数的大小为阻尼稳定域边界，划分电力系统安全稳定运行范围，位于所述阻尼稳定域边界内的范围为符合电力系统低频振荡、次同步振荡安全标准的关键运行参数运行范围，即阻尼稳定域。

所述阻尼轴上的任意一点所代表的特征根，具有相同的阻尼比，该阻尼比的取值可由工程运行人员的经验确定。

本发明以阻尼稳定域作为评判电力系统稳定运行范围的新指标，当电力系统的关键运行参数在该阻尼稳定域的安全范围内时，电力系统低频振荡、次同步振荡的阻尼比均在一定的标准之上，可确保电力系统安全稳定运行；阻尼稳定域可用来判断电力系统阻尼控制器的适应性，安装阻尼控制器后，阻尼稳定域越大，则说明控制器的参数适应性越强。

一种电力系统阻尼稳定域的确定方法，包括如下步骤：

(1)根据电力系统低频振荡、次同步振荡问题的特性和现有标准，选定合适的阻尼比，确定阻尼轴；

(2)将对低频振荡、次同步振荡影响较大、同时在电力系统中调节控制频率大的变量，设为关键运行参数；

(3)建立低频振荡、次同步振荡统一模型；

(4)以较大步调调节步骤(2)中的关键运行参数，直至第一对特征根穿越阻尼轴，记录此时的关键运行参数的值，获得初值；

(5)采用直接法求取阻尼轴穿越点，确定阻尼稳定域边界。

有益效果：本发明提供的电力系统阻尼稳定域法，与目前以hopf分岔点构成的小扰动稳定域相比，本发明采用特定阻尼比构成的阻尼轴代替虚轴，求解阻尼轴穿越点，构成阻尼稳定域，该稳定域确保了在所求得的稳定范围内，电力系统低频振荡、次同步振荡特征根能够满足一定的阻尼比要求，具有很强的实用性，可以用于判断阻尼控制器的适应性。

附图说明

图1为阻尼轴、阻尼轴穿越点示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。