[发明专利]交直流系统暂态电压稳定安全域的求解方法

说明书

本发明公开了一种交直流系统暂态电压稳定安全域的求解方法，该方法分别利用能量函数法和奇异诱导分岔理论分析交直流系统暂态电压稳定性。基于交直流系统动态元件暂态势能变化特征，找出了用于描述安全域的关键动态元件参数空间。进一步构造了由暂态电压失稳相关主导不稳定平衡点的稳定流形和奇异面共同确定的暂态电压稳定安全域边界。然后分别利用Q线性近似法求出由暂态电压失稳相关主导不稳定平衡点的稳定流形所确定的安全域边界，以及利用二阶泰勒展开技术求出由奇异面所确定的安全域边界。本发明通过分析多机系统中多个动态元件对暂态电压稳定的影响作用，选取关键参数构成动态安全域空间，有利于运行人员迅速有效监控系统。

技术领域

本发明涉及电力系统暂态电压稳定性研究领域，特别涉及一种交直流系统暂态电压稳定安全域的求解方法。

背景技术

由于一次能源多分布在偏远地区，为追求规模效益集中开发为大电源，而负荷中心往往是大城市，使得远距离大容量输电的交直流系统成为当前电力工业运行的典型模式。由于负荷日益增加，线路网络的扩展需要较长时间，使得系统运行压力越来越大，当严重故障发生后，系统面临众多安全稳定的风险。当中，交直流系统暂态电压失稳问题是规划运行人员十分关注的领域。

通过研究系统暂态电压失稳的机理，计算暂态电压稳定的条件，有利于系统运行人员合理安排系统运行方式，保证系统尽可能有合适的安全裕度，应对难以避免的各类扰动、故障。暂态电压失稳可能由下述实际因素造成：故障后由于发电机励磁系统能力被限制、负荷的功率消耗难以满足如电动机负荷动态无功需求额外增多、或其他线路网络元件送电能力不足等。在多机系统中，各个设备对暂态电压失稳影响不一，需要详细分析。

开展暂态电压稳定分析常用基于单个系统方式长过程时域仿真法或基于稳定域的方法。基于稳定域的方法优点有快速判别稳定性和得到系统的稳定裕度等。基于域的暂态电压稳定分析方法是一种有前途的方法。为了进一步便于运行人员利用暂态稳定域控制系统运行，快速直观监视系统安全裕度，学术界和工业界提出并使用了动态安全域理论及相关技术。

励磁系统能够提高电力系统的暂态稳定性，已经成为电力界的共识。交流系统故障后的直流恢复特性对暂态稳定性产生影响，如果直流传送有功恢复过快，则晶闸管换相型直流系统需要交流系统提供大量的无功，对暂态电压稳定产生不利影响，如果直流系统电压恢复过快，受到直流控制方式的约束，直流传送有功恢复会减慢，从而影响了受端系统的有功平衡和暂态功角稳定。故障后直流的功率恢复过程中，低压限流控制环节扮演了极其重要的角色，相关的恢复电压参数设置需深入研究与优化。此外，以电动机为代表的动态负荷在故障后的恢复同样对系统暂态电压稳定造成压力。电动机在故障后电压跌落的情况下产生的减速和随电压的波动而不正常运行等行为，会导致仍然在线的电动机产生比正常情况更大的无功需求，加剧了系统动态无功的不平衡和暂态电压失稳的风险。电动机的无功需求以其输出功率为基础，当输出功率变化时，产生的系统安全要求也发生改变。

已有的资料介绍了对纯交流系统暂态功角稳定约束的动态安全域、交直流系统短期电压稳定实用动态安全域的求解方法，所提的安全域在节点注入功率空间描述。但没见提及交直流系统暂态电压稳定约束的动态安全域的求解方法，当中适用于动态安全域求解的暂态电压稳定域的边界计算、对暂态电压稳定有重要影响的系统动态元件分析及其关键参数的选择均作为重要步骤，也未见报道。

综上所述，在多机系统中，需要合适的方法从上述提及的众多动态元件中寻找对系统暂态电压稳定性产生重要影响的关键元件，并进一步找出其关键参数，构造暂态电压稳定安全域空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种交直流系统暂态电压稳定安全域的求解方法，该方法通过分析多机系统中多个动态元件对暂态电压稳定的影响作用，选取关键参数构成动态安全域空间，有利于运行人员迅速有效监控系统。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：交直流系统暂态电压稳定安全域的求解方法，包括步骤：