[发明专利]基于模态频率处电气阻尼的次同步谐振风险量化评估方法

权利要求书

1.一种基于模态频率处电气阻尼的次同步谐振风险量化评估方法，其特征在于，该方法是一种火力同步发电机组接入含串补复杂交流电网的基于模态频率处电气阻尼的次同步谐振风险量化评估方法，包括如下步骤：

步骤1：针对火电机组接入复杂电网系统，建立网络模型，对节点编号，并将不同的支路、节点类型分为等值电源节点、电容支路及阻感支路三种类型；

步骤2：通过网络模型得到对应的Y₁、Y₂、L₁、L₂、L_e1、L_e2、B_L、B_G、B_e、A_L、A_G、A_e的网络参数矩阵，通过与被研究的发电机组状态空间方程联立，建立整个系统的状态空间方程；

步骤3：初步筛选出由串补电容引起的次同步谐振频率，保留与待研究机组轴系自然扭振模态频率相近的工况；

步骤4：计算发电机组轴系自然扭振模态频率处的电气阻尼值，与机械阻尼进行比较，通过判断机械阻尼与电气阻尼之和的正负来判断是否存在次同步谐振特性，实现批量处理发电机组接入复杂大电网的次同步谐振风险量化评估；

步骤5：根据电厂的实际情况与整个接入电网的运行方式为基础，再一次对步骤4中的工况进行筛选，得到电厂机组实际运行中存在风险的工况。

2.根据权利要求1所述基于模态频率处电气阻尼的次同步谐振风险量化评估方法，其特征在于，所述步骤2中通过网络模型得到对应的Y₁、Y₂、L₁、L₂、L_e1、L_e2、B_L、B_G、B_e、A_L、A_G、A_e的网络参数矩阵，用类似节点导纳矩阵的构成方法建立相关的状态空间方程包括：

所述电容支路：

所述阻感支路：

上式(1)、(2)中的x、y代表整个网络方程建立的的同步坐标系；c、R、L代表对应支路电容值、电阻值以及电感的大小，ω_B＝100π，p为微分算子d/dt；

其中，所有电容支路对应其节点并以y₁为元素构成矩阵Y₁，同理所有电容支路对应其节点并以y₂为元素构成矩阵Y₂；所有输电线路以及负荷支路对应节点并以l₁为对角线元素构成L₁，所有输电线路以及负荷支路对应节点并以l₂为对角线元素构成L₁；由等值电源所在支路对应其节点并以l₁为对角线元素构成L_e1,由等值电源所在支路对应其节点并以l₂为对角线元素构成L_e2；B_L、B_G、B_e分别以各电容支路节点相关，流入为正(1)，流出为负(-1)，构成对应的矩阵；A_L、A_G、A_e与其支路对应的节点电压相关，同样流入为正(1)，流出为负(-1)，构成对应的矩阵；

通过上面的矩阵构成原则，可以得到发电机外网络部分的状态方程：

pΔu＝-Y₁^-1Y₂Δu+Y₁^-1B_LΔi_L+Y₁^-1B_eΔi_e+Y₁^-1B_GΔi_Gxy (3)

上式中的u为网络中与电容有关的节点电压列向量，i_L为输电线路或者阻感负载的电流列向量，i_e为等值电源的电流列向量，i_Gxy为发电机端xy坐标系下的电流列向量；

通过发电机外网络部分的状态方程建立的发电机的状态空间方程：

pΔi_G＝X₁Δi_G+X₂Δw_G+X₃Δu_Gdq (6)

式(4)中，i_G为发电机的状态变量，ω_G为发电机的转速，u_Gdq为发电机的机端电压，X₁、X₂、X₃为发电机状态空间方程的系数矩阵；

所述考虑坐标变换，将网络中的状态方程统一到被研究机组的dq轴上；

F为对应的电压或者电流向量，δ_T为绝对公角，即同步坐标系x轴与发电机q轴之间的角度；

通过联立式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)，可以得到整个系统的空间状态方程：

pΔX＝AΔX+BΔω_G (8)

X为状态变量，包括与电容支路节点相关的节点电压Δu，输电线路或者阻感负载的电流Δi_L，等值电源的电流Δi_e，发电机的对应的状态变量Δi_G以及被研究发电机的转子角Δδ_G，A为状态方程的特征矩阵，B为输入矩阵；

以被研究的发电机的转矩输出量ΔT_e作为整个状态方程的输出：

上式中，Ψ_q0、Ψ_d0、i_d0、i_d0为发电机的磁链、电流初始值，x_d、x_ad、x_dq、x_d为发电机的电气参数，C为输出变量ΔT_e与状态变量ΔX之间的关系。