[发明专利]电力系统能量稳定域构建系统及方法

说明书

一种电力系统能量稳定域构建系统及方法。所述系统包括数据采集模块、系统动态方程生成模块、阻尼能量求解模块、能量稳定域构建模块和结果输出模块；其中，数据采集模块用于采集网络结构参数、系统内发电机频率、功角；系统动态方程生成模块用于得到系统的动态方程；阻尼能量求解模块用于求取系统中发电机电枢反应在一个周波振荡过程中积累的阻尼能量；能量稳定域构建模块用于构建反映系统动态稳定性和暂态稳定性的电力系统能量稳定域；结果输出模块用于输出电力系统能量稳定域。通过本发明的电力系统能量稳定域构建系统及方法，能够反映出系统的静态稳定性和动态稳定性，具有较高的准确性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及到电力系统稳定性分析系统和方法。

背景技术

随着现代电力系统的快速发展，电网设备多样化、信息多元化、运行方式多变化等特征愈加明显，确定型安全性构想暴露出的信息二元化、模型确定化等不足已很难满足人们对于电能更加安全可靠的要求，在这种形势下，“域”的分析手段逐渐成为一种电力系统安全稳定研究的重要措施。

根据IEEE对电力系统安全性分析的划分，目前基于域的电力系统稳定性研究主要分为静态安全域(Steady-State Security Region)和动态安全域(Dynamic SecurityRegion)。静态安全域是定义在节点注入功率空间的一个集合，对于该集合内的任何一个注入向量，必须同时满足潮流可解和小扰动稳定两个约束条件，因此，静态安全域是潮流可行域与小扰动稳定域的交集。而动态安全域是在节点注入功率空间中，使事故后系统依然保持暂态稳定的所有可能运行点的集合。从上述定义可以看出，静态安全域能够分析系统稳态时的安全性，但缺乏对扰动因素的考虑，而动态安全域能够保证系统的首摆稳定性，但缺乏对系统后续动态稳定性的分析。可见，单一的静态安全域或动态安全域均无法分析故障后系统的动态稳定性，如何构建兼顾二者优点且弥补二者不足的综合安全域是解决该问题的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，避免单一的静态安全域或动态安全域方法均无法分析故障后系统的动态稳定性的问题，起到构建兼顾二者优点的作用。

本发明首先利用读入的广域信号数据将系统在非平衡点处进行线性化展开，得到系统动态方程。其次，将发电机电枢反应过程中时变阻尼分量定义为动态阻尼，在此基础上，充分考虑振荡过程中的时变因素，求取系统中发电机电枢反应在一个周波振荡过程中积累的阻尼能量。然后，在参数-能量多维空间中，根据同时考虑扰动大小和系统状态的电力系统动态稳定判据绘制出能够直观反映系统动态稳定性和暂态稳定性的电力系统能量稳定域。基于四机两区域系统的仿真结果表明本发明所构建的系统能量稳定域具有较高的准确性。利用本发明所形成的能量稳定域对于指导系统调度运行，获悉系统潜在风险，制定控制方案，保证系统安全稳定运行具有重要意义。

为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。

一种电力系统能量稳定域构建系统，所述系统包括依次连接的数据采集模块、系统动态方程生成模块、阻尼能量求解模块、能量稳定域构建模块和结果输出模块；

其中，数据采集模块用于采集网络结构参数、系统内发电机频率、功角，并将采集数据发送到系统动态方程生成模块；

系统动态方程生成模块用于利用读入的数据将系统在非平衡点处展开得到系统的动态方程；

阻尼能量求解模块用于求取系统中发电机电枢反应在一个周波振荡过程中积累的阻尼能量；

能量稳定域构建模块用于根据扰动大小和系统状态的电力系统动态稳定判据，构建反映系统动态稳定性和暂态稳定性的电力系统能量稳定域；

结果输出模块用于输出电力系统能量稳定域。

其中，系统动态方程生成模块获得的系统动态方程为：