[发明专利]一种含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析方法及系统

权利要求书

1.一种含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

10、输入故障前的网络信息、发电机动态参数和故障条件，建立包含详细发电机模型的电力系统模型，其中：

故障前的网络信息包括发电机有功和无功出力、负载有功功率和无功功率、网络元件参数及网络拓扑以及所有节点电压幅值与相位，

发电机动态参数包括同步机参数及励磁调节器参数，

包含详细发电机模型的电力系统模型为：同步机采用阶数>2的高阶模型，励磁调节器通过噪声带宽等效的方法等值为输出限幅的一阶惯性环节，负荷采用恒定阻抗模型；

20、确定故障模式；

30、计算角点CRN；

40、计算发电机等值参数，发电机定子等值内阻抗z_eq的计算公式为：

其中，为CRN处发电机的等值电动势，分别为CRN处发电机定子电压、定子电流的d轴分量和q轴分量；

50、求解准确的主导不稳定平衡点CUEP；

60、根据CUEP与故障清除时刻的系统能量差值计算能量裕度。

2.根据权利要求1所述的一种含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，所述的步骤20中包括以下步骤：

21：采用数值积分方法计算故障轨迹，确定扰动结束时刻各机组的角度及角速度

22：根据故障清除时刻t_cl各机组的角度及角速度进一步计算t_cl时刻各机组暂态动能及加速度，分别按机组暂态动能和加速度分别降阶排序得到两个列表，选择列表中具有较大动能和较大加速度的机组群组合成一个列表；

23：从步骤22所得列表的顶端开始，选择第一个机组或机群即受扰最严重的机组作为临界机群，其余机组作为余下机群，计算校正后的暂态动能，在列表中由上至下不断将新的机组归入临界机群直到其对应故障模式的校正后动能小于之前所有故障模式中最大值的10％；

24：对于步骤23所得的每个候选故障模式，选择其中规格化势能裕度最小的候选故障模式作为故障模式。

3.根据权利要求2所述的一种含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，其中规格化势能裕度的计算方法如下：

a：计算近似的CRN：

其中，Ω_cr为临界机群集合，Ω_sys为余下机群集合，为故障后的稳定平衡点处临界机群和余下机群惯量中心的功角差，为第i台机组在故障后的稳定平衡点对应的功角，M_i、M_cr、M_sys、M_T分别为第i台机组、临界机群、余下机群和系统的惯性时间常数；

b：发电机电势取故障清除时刻的值并视为常数，计算故障清除时刻和近似的CRN间的势能差值ΔV_PE；

c：计算故障清除时刻的校正后暂态动能若不为0，规格化势能裕度等于ΔV_PE与的比值，否则，取ΔV_PE作为规格化势能裕度。

4.根据权利要求1所述的一种含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，所述的步骤30中，角点CRN的计算方法为以选定的故障模式对应的近似CRN作为迭代初值求解下列方程组：

dx_i/dt＝0，i＝1,2,,n

其中，x_i为第i台发电机状态变量。

5.根据权利要求1所述的一种含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，所述的步骤50包括以下步骤：

51：在角度空间中沿故障后的稳定平衡点与CRN的直线上搜索系统势能最大值点；

52：以上面步骤51中得到的势能最大值点作为初值求解下列方程组：

P_ai＝0，i＝1,2,,n

其中，P_ai为第i台机组的加速功率。

6.一种含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析系统，包括执行如权利要求1所述的含详细发电机模型的电网暂态稳定能量函数分析方法，其特征在于，还包括以下部分：

输入及建模装置，用于输入网络信息、发电机动态参数及故障条件，用于建立包含详细发电机模型的电力系统模型；

故障模式选择装置，用于确定故障模式；

角点CRN计算装置，用于计算角点CRN；

发电机等值参数计算装置，用于计算发电机等值参数；

准确的主导不稳定平衡点CUEP求解装置，用于求解准确的主导不稳定平衡点CUEP；

能量裕度计算装置，用于根据CUEP与故障清除时刻的系统能量差值计算能量裕度。