[发明专利]交流互联电网中大扰动对联络线的冲击特性分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统稳定运行技术领域，更具体地，涉及一种如何定量分析电力系统大扰动对联络线的冲击特性的方法。

背景技术

大区电网互联已成为现代电力系统发展的一种主要方式。当采用交流互联方式时，将形成规模庞大的交流同步电网，而在联网初期，由于部分区域处于弱互联状态，其呈现出了一些特殊的动态特性。以通过单回1000kV特高压交流联络线互联的华中-华北交流同步电网为例，在PSASP软件平台下仿真发现，在四川电网中的尖山、桃乡等500kV母线上发生持续时间为0.12s的三相短路瞬时故障，将会导致特高压联络线振荡解列；但在同样的运行方式及故障形式下，在特高压近区（如短路电流更大且与特高压母线电气距离更近的湖北电网中的江陵500kV母线）故障后系统却能维持稳定。一般认为：故障点的短路电流越大，距离系统弱联络联络线的电气距离越近，系统在该联络线上发生解列的风险就越大。然而上述尖山、桃乡和江陵母线故障呈现出的特点似乎与这一传统认识存在明显差异，给电网安全稳定运行带来很大隐患，迫切需要寻求新的理论对故障扰动冲击区域联络线的过程以及作用规律进行分析，解释这种“故障远距离穿越”的现象，制定相应的抑制措施。

关于大电网故障分析，王梅义在其论著《大电网事故分析与技术应用》中从系统的网架结构不合理、无功电源不足、电压控制策略不合理、负荷功率转移、联络线功率极限以及继电保护装置误动和拒动等多个方面研究故障的连锁传播过程，是一种基于多重故障的分析方法，不属于的大扰动冲击联络线特点和过程的范畴。这种动态扰动是否会“远距离传播”导致系统在弱联系联络线处失稳的机理研究，国内外目前尚未见相关的报道。

发明内容

针对现有技术的以上改进需求，本发明提供了一种交流互联电网中大扰动对联络线的冲击特性分析方法，其目的在于定量表征电网故障传播特性，有效判定联络线的稳定性，有助于提高电力系统安全稳定运行水平。

为实现上述目的，本发明提供一种交流互联电网中大扰动对联络线的冲击特性分析方法，包括以下步骤：

步骤A交流互联电力系统发生故障后，分别提取各条联络线的暂态势能变化规律；

步骤B分别依据各条联络线的暂态势能变化规律确定各联络线的故障首次冲击时间t_p(1)，故障首次冲击时间t_p(1)定义为联络线暂态势能达到其第1个极大值所对应的时刻；

步骤C分别确定电力系统是否会在各联络线处发生失稳的判据如果C_S(t_p(1))＞ε，则判定系统在该联络线处稳定，否则，判定系统在该联络线处解列，ε为判定阈值，V_p(t_p(1))为联络线在其故障首次冲击时间t_p(1)对应的暂态势能，P_k(t_p(1))为联络线在其故障首次冲击时间t_p(1)对应的有功功率，为联络线故障后的稳态有功功率。

进一步地，所述步骤A的具体实现过程如下：计算联络线的暂态势能式中：t_s为故障发生时刻，P_k(t)为联络线的实时有功功率，为联络线故障后的稳态有功功率，θ_k为联络线两端母线电压相角差，t为时间变量。

进一步地，所述判定阈值ε的取值范围为0.01～0.3。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于本发明根据联络线暂态势能变化，定义了扰动扰动首次冲击时间，可以定量描述大扰动冲击区域联络线的过程，并根据冲击时刻联络线功率偏差与暂态势能间的关系，提出了联络线脆弱性指标作为联络线解列判据，进而定量描述大扰动对区域联络线的冲击特性，最终判定系统在联络线的稳定性。本发明可运用于电力系统的仿真运行分析，揭示电网故障穿越现象机理。根据本发明对故障扰动的描述，可以从三个方面抑制故障扰动的远距离穿越，其一就是减小故障对系统的冲击大小；其二是在故障传播途径中设置一个弱连接线路，用于保护特高压线路；其三就是增强特高压交流线路对扰动冲击的抵抗能力。因此，本发明内容有利于准确把握电网故障传播特性，从而提高电力系统安全稳定运行水平。

附图说明

图1是本发明分析方法流程图；

图2是联络线暂态势能示意图；

图3是联络线暂态势能与传输功率关系示意图；

图4是江陵故障0.12秒时主要联络线暂态势能；