[发明专利]一种基于双相平面几何特征的电力系统不稳定性识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域中的暂态不稳定性识别方法，具体涉及一种基于双相平面几何特征的电力系统不稳定性识别方法。

背景技术

电力系统暂态稳定性的分析和判别是电力系统研究中经典问题之一。迄今为止，研究暂态稳定问题的分析方法主要有四大类，即数值积分法、直接法、混合分析法以及基于轨迹信息的稳定性分析法。

数值积分法是电力系统暂态稳定分析的基本方法，它可以适应各种详细元件的数学模型，且分析结果准确、可靠。其固有缺陷是缺乏工程上的定性稳定识别判据，只能采用有限的观察时间及足够大门槛值作为系统是否稳定的判据。此外，它是完全依赖于元件的模型和参数，当模型或参数不完全准确时，其结果必然有误差。

直接法是一种严格定量的暂态稳定分析方法，能基于灵敏度方法给出系统的暂态稳定极限，但暂态能量的计算受模型的限制，所采用的能量函数的误差将影响计算的结果。另外，直接法仅适用于分析电力系统第一摆的稳定性，具有一定的局限性。

为了兼顾以上两种方法的优点，G.A.Maria等人提出了混合法，其基本思路为：首先逐步积分计算持续故障和故障后轨线，再使用直接法评估系统的稳定程度。近十年来，基于混合法思想的在线安全稳定预防控制技术已日趋成熟，并已得到了实际应用，是一种比较实用的电力系统暂态稳定分析方法。但是其在稳定能量裕度计算的精度和仿真计算的速度两方面仍存在问题。

轨迹分析方法是一种沿着混合法思路的新尝试。随着基于全球时钟定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）技术的发展，实时获得统一时标下的母线相角和发电机功角已不再困难。于是，可以利用建立在GPS基础上的PMU来测量各机组的功角，利用功角和角速度大于某一临界值作为稳定判据；或者根据角速度的变化率利来预测未来一段时间的相角，当预测出相角差大于某一门槛，而且继续增加时则判断系统失稳。此类基于直接测量功角及角速度的装置原理简单直观，但是，由于测量的某台发电机的功角和角速度无法构成严格的失步判据，此类装置在稳定性识别时只能与预先设定的功角或角速度的临界门槛值比较，而实际运行中，由于故障前的运行方式、故障情况以及故障切除后网络结构的不同，门槛值将难以确定。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种效率高、准确性好，且适用于实时预测与控制的基于双相平面几何特征的电力系统不稳定性识别方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于双相平面几何特征的电力系统不稳定性识别方法，其特征在于：其包括如下步骤：

1）根据WAMS测量的当前时刻的发电机功角和发电机转子角速度，利用公式（1）计算反映第一相平面的角速度-功角相平面几何特性的指标；

（1）

公式（1）中，i代表某时刻；

2）根据步骤1）得到的指标，当＜0时，返回步骤1），重新计算下一时刻的指标；当＞0时，进行步骤3）的计算；

3）根据WAMS测量的与步骤1）相同时刻的发电机功角和发电机的不平衡功率，利用公式（2）计算反映第二相平面的不平衡功率-功角相平面几何特性的指标：

（2）

公式（2）中，i代表某时刻，为发电机的不平衡功率，即机械功率与电磁功率的差值；

4）根据步骤3）得到的指标，当＜0时，返回步骤1），重新计算下一时刻的指标；当＞0时，可得出系统将失去暂态稳定的判断。

本发明的有益效果在于：

1、不但计及了角速度-功角相平面的几何特征，而且考虑了更高一阶的相平面——不平衡功率-功角相平面的几何特征，更符合实际系统；

2、同混合法相比，本发明通过应用WAMS数据平台，使得动态过程中各机组的运动曲线可以直接测量而不必依赖数值计算，这就大大提高了识别速度与精度，为电力系统实时的紧急控制提供了新的发展契机；

3、同直接法和数值积分法相比，本发明对电力系统的暂态分析过程不再需要预先获得电力系统的网络结构及元件的模型和参数，方法所需参数是根据实时测量数据获得或计算得到，能适应系统的复杂模型，能准确地反映系统的真实运行情况，因而它更适用于实时预测与控制。

4、同轨迹分析法相比，本发明不需要预设与故障前运行方式、故障情况以及故障切除后网络结构等信息有关的门槛值，其实用性更加广泛。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是仿真的WEPRI-36系统结构图。

图3是0.32s切除故障时对应的双相平面曲线。