[发明专利]电力系统动态元件响应特性对暂态电压稳定性影响分析方法

说明书

本发明公开了一种电力系统动态元件响应特性对暂态电压稳定性影响分析方法。为了研究发电机，高压直流输电系统(HVDC)和感应电动机对暂态电压稳定性的主要影响，从广义分支势能的角度出发，提出了新的分析方法来研究上述主要动态元件对暂态电压稳定性的影响。根据故障后网络中暂态势能分布的变化规律和稳定裕度的信息，以故障后各动态元件的无功恢复特性为基础变量，建立了评估指标，进而对造成电网暂态电压失稳机理进行分析。最后，在MATLAB和PSAT软件平台上，采用三机九节点交直流系统进行了仿真测试，结果表明了该方法的可行性和有效性。

技术领域

本发明涉及电网暂态电压稳定性影响分析技术领域，具体涉及包括高压直流输电、发电机、感应电动机等动态元件对电网暂态电压稳定性影响分析，并进一步对电力系统故障后暂态电压失稳机理进行分析。

背景技术

随着以长三角和珠三角为代表的受端电网直流馈入回数不断增加，直流功率馈入比重不断增大，我国电网将不再是单纯的交流电网，而是变为全国范围的交直流互联的大型电网，且复杂程度逐步增大。由于电压失稳或电压崩溃而导致的大面积停电事故陆续发生。国内外电力学者不得不对电压稳定问题越发地关注。晶闸管为核心的高压直流系统相比与传统交流系统，具有很多新动态特性，故障后的无功恢复特性对电压稳定性的影响更为突出，随着直流馈入的比例逐渐增高，系统的电压稳定性将受到更大影响。如何更好的评估包括直流换流器在内的一系列动态元件在故障后对稳定性的影响，并指导优化稳定性能的方法均具有现实意义。传统研究思路中，常利用时域仿真方法，通过改变系统参数来分析动态分量对系统暂态稳定性的影响，但是耗时较长。直接法以其可用于分析稳定性并提供稳定裕度的优点，逐渐步入大众的视野，而其中能量函数成为一种重要的手段。交直流混合系统中，直流受端换流系统的无功恢复特性还是感应电动机失稳导致的整个系统电压失稳，其中的具体原因难以分清。这个问题相关工作成果较少。而其中如何构建相应评估指标来区分不同动态元件带来的影响是一个难题。

发明内容

随着电力网络复杂程度的增加，系统故障后，各种电力设备的动态恢复特性将对电力系统暂态电压稳定性带来不同的影响。故障后系统暂态能量的过度集中是系统不稳定的主要原因，发电机动能的变化将根据系统各部分的参数和特性反映在各种局部电势变化中。受上述思想和暂态电压分析技巧的启发，本发明提出了一种评估不同系统动态元件对暂态电压稳定性影响的评估方法。本发明从广义分支势能的角度出发，提出了新的分析方法来研究发电机、高压直流输电系统(HVDC)、感应电动机等主要动态元件对暂态电压稳定性的影响。根据故障后网络中暂态势能分布的变化规律和稳定裕度的信息，以故障后各电气设备无功的动态恢复特性为基础变量，建立了评估指标，进而对造成电网暂态电压失稳机理进行分析。本方法可以定量权衡各个动态元件的作用，解析系统电压失稳的机理，用以指导系统暂态电压稳定性优化策略。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种电力系统动态元件响应特性对暂态电压稳定性影响分析方法，该分析方法包括下列步骤：

S1、建立电力系统数学模型，并基于李雅普诺夫理论，构建能够反映该电力系统数学模型的能量函数表达式；

S2、暂态电压稳定性判定。本发明采用通过电力系统分岔条件和启发式电压失稳型主导不稳定平衡点构造的恒定能量面来判断暂态电压稳定性，但不局限于该种方法。该步骤具体如下：

S201、构建能量函数；

S202、求主导不稳定平衡点；

S203、求临界能量Ucr；

S204、求故障清除时刻能量U；

S205、判断故障清除时刻能量U与临界能量Ucr大小，若故障清除时刻能量U大于临界能量Ucr，则判定系统暂态电压失稳；否则，继续转至下一步骤；

S206、判断是否遇到奇异面，若是，则判定系统暂态电压失稳，否则，判定系统稳定。