[发明专利]一种考虑定子阻尼效应并采用变量代换的慢同调分区法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑定子阻尼效应并采用变量代换的慢同调分区法，属于电力系统动态等值领域。

背景技术

随着现代电力系统逐渐向市场化改革和区域互联方向发展，电力系统暂态分析和计算将耗费大量的计算时间和内存。同时这种发展也给暂态稳定分析提出了新的要求——暂态稳定分析应该满足市场和区域互联情况下分布式计算的要求。同调动态等值是提高复杂大型互联系统动态行为分析速度的一种有效方法。

快速可靠的暂态稳定分析是电力系统得以可靠运行的保证。对大规模电力系统而言，往往只对其中一个区域内的动态行为最感兴趣，这一区域称为研究区域(内部区域)，此区域内发电机用详细模型加以描述；而其他区域则可以被看成外部区域，其内部不必详细描述，对该区域内的发电机则通过动态等值进行简化处理，这样可以在保证一定精度的前提下大大提高研究区域内相关问题的求解速度。在保留内部系统的同时，将外部系统划分为若干子系统，并用低维模型来取代。动态等值技术不但要求必须保持内部系统的初始潮流不变，而且必须保留内部系统的原有主要动态特征。因此只有同调的发电机组才能聚合为一台等值机。

所谓同调，是指动态过程中部分发电机动态行为间存在的相似性。发电机的同调性反映了机组摇摆时功角曲线之间的接近程度。当系统中发生故障时，远离故障点的发电机可以根据其动态响应行为的相似性分成若干群，而每一群发电机可用一台等值发电机来描述。在基于发电机同调识别的动态等值方法中，其关键点就是故障条件下动态响应行为具有相似性的发电机群的识别，也即同调发电机的识别。

目前，动态等值技术可以分为两大类：同调等值法和模式等值法。同调等值法主要包含了同调机群判别和同调发电机聚合两个步骤。而模式等值法主要包含了模式选择、模型解耦和建立等值模型。其中慢同调分区法属于同调等值法，最早出现于上世纪八十年代，现有的慢同调分区法须要计算系统的特征值和特征向量，而且区域的划分与故障点无关。但是慢同调法在建模时，为了降低求解难度和计算耗时，忽略了发电机的定子阻尼效应。而实际系统在故障期间，发电机的定子阻尼效应会直接影响转子角摇摆曲线的振荡幅值和振荡频率，当各机组的阻尼转矩系数差异较大时，必定会影响机组间的同调性。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种考虑定子阻尼效应并采用变量代换的慢同调分区法，用于将同调的发电机组聚合为一台等值机。

为了实现上述目的，本发明提供了一种考虑定子阻尼效应并采用变量代换的慢同调分区法，用于将同调的发电机组聚合为一台等值机；其特征在于，根据解析法求得发电机转子角增量的通解表达式进行同调判别，其包括如下步骤：

A、做基本假定，并对系统元件作必要简化，以快速正确地判别同调机组；

B、电网中的发电机，采用经典二阶模型进行建模，发电机包括平衡机；

C、将潮流方程中的雅克比矩阵进行解耦化简；

D、联立发电机转子运动方程和潮流方程进行求解；

E、确定同调判别准则，对发电机进行同调判别。

本发明中，在基本假定的基础上，系统大大地简化，有利于快速作同调机组判别，并仍能满足正确判别同调机组的要求。

本发明利用基于时域仿真的系统模型，通过对降阶后的微分方程组进行变量代换，得出一个简单的一阶微分方程组，通过求解特征矩阵的特征根以及特征向量得出转子角增量的通解表达式，最后通过对比机组之间的解析式可以得出同调分组结果。并且在此算法的基础上提出了优化和并行处理方法，可以适用于大扰动下的大规模电力系统的同调机组判别分析。

根据本发明另一具体实施方式，步骤A中的基本假定包括：同调组的划分应与扰动大小无关，从而可把系统线性化，化为增量形式的方程组表示，用它的动态行为判别同调。

根据本发明另一具体实施方式，步骤A中的基本假定进一步包括：同调组的划分与发电单元的细节描述无关，故同调判别时发电机可用经典二阶模型来描写，忽略励磁系统和原动机、调速器的动态。

根据本发明另一具体实施方式，步骤A中的基本假定进一步包括：同调组的划分与负荷模型关系较小，则同调判别时负荷化为等值阻抗描述，并入导纳阵。

根据本发明另一具体实施方式，步骤B中的二阶方程考虑阻尼效应。

根据本发明另一具体实施方式，步骤C中，假设系统有高X/R比值，则有功及无功潮流可近似解耦，雅克比矩阵得以简化。

根据本发明另一具体实施方式，步骤D中，联立发电机转子运动方程和潮流方程进行求解包括以下步骤：

(1)联立发电机转子运动方程和潮流方程。