[发明专利]电力系统节点注入功率灵敏度系数的确定方法

摘要

本发明公开了一种电力系统节点注入功率灵敏度系数的确定方法，在交直流系统故障及紧急情况时，多条直流或直流与不同储能及紧急负荷之间协调控制的方法。由于某节点注入单位功率引起的待研究发电机电磁功率变化为节点注入功率对该发电机电磁功率的灵敏度，就可以依据灵敏度来确定应该在哪些节点注入功率，注入功率的大小，注入功率时刻和持续时间，多个节点注入功率之间的协调，等。节点注入功率灵敏度系数的计算过程如下：根据给定电网，生成全网节点导纳矩阵；计算初始潮流，得到各发电机机端电压电流幅值相角初始值；基于机端电压电流，计算发电机暂态电势和发电机功角初始值；计算灵敏度系数矩阵，提高了故障及紧急情况时系统的暂态稳定性。

主权项

1.一种电力系统节点注入功率灵敏度系数的确定方法，包括以下步骤：第一步、网络节点注入功率与各节点电压幅值和相角之间的关系表达式为：式中，i＝1,2,……,n，P_i、Q_i分别为网络中节点i的有功功率、无功功率，V_i为节点i的电压幅值，V_j为节点j的电压幅值，G_ij为节点i、j之间的互电导，B_ij为节点i、j之间的互电纳，G_ii为节点i的自电导，B_ii为节点i的自电纳，θ_ij＝θ_i‑θ_j，为节点i、j电压相角θ_i、θ_j之间的相角差；第二步、对节点功率方程进行线性化，可得：式中：ΔP＝[ΔP₁ ΔP₂…ΔP_n]^T，ΔQ＝[ΔQ₁ ΔQ₂…ΔQ_n]^T，分别为节点注入有功功率和无功功率的偏差；Δθ＝[Δθ₁ Δθ₂…Δθ_n]^T，ΔV＝[ΔV₁ ΔV₂…ΔV_n]^T，分别为节点电压相角和幅值的偏差；V_D＝diag[V₁ V₂…V_n]，为节点电压幅值组成的对角阵；第三步、当i≠j时：当i＝j时：第四步、对第二步得到的公式求逆运算，可得：式中：S₁₁，S₂₁分别表示节点注入有功功率对全网节点电压相角和幅值的影响；S₁₂，S₂₂分别表示节点注入无功功率对全网节点电压相角和幅值的影响；第五步、同步发电机电磁功率线性化：假定全网共有m台同步发电机，且在网络中编号为1‑m，均采用经典模型，即暂态电势E′恒定，其中第k台同步发电机的电磁功率可表示为：式中：x′_dk为第k台同步发电机的暂态电抗，E_Gk＇为第k台同步发电机的暂态电势，V_Gk为第k台同步发电机机端电压幅值，机端节点对应网络节点k；δ_k＇为第k台同步发电机内电势与机端电压之间的相角差，等于同步发电机功角与机端电压相角之差；第k台同步发电机功角δ_k为同步发电机转子相对于同步参考坐标系XY的X轴的角位移，扰动瞬间不会突变；第k台同步发电机机端电压相角θ_k为机端电压相量相对于同步参考坐标系XY的X轴的相位，暂态稳定分析中，包括同步发电机机端在内的网络节点电压幅值和相位均发生突变；潮流计算中选取的平衡节点，指定其电压相位为零，表示初始稳态工况下，平衡节点的电压相量正好与同步参考坐标系XY的X轴方向重合，扰动情况下，该节点的电压幅值相位也会发生变化，不再与X轴重合；注入功率扰动下同步发电机电磁功率变化可以表示为：式中：以上公式写为如下形式：式中：M_k1和M_k2均为n元行向量，其中除第k个元素以外其他元素均为零，即：如果对m台同步发电机列写上述方程，有：式中：ΔP_e＝[ΔP_e1 ΔP_e2…ΔP_em]^T，为各同步发电机电磁功率变化列向量；第六步、确定节点注入功率灵敏度系数：由以上公式可得：表示节点注入功率变化对于各同步发电机电磁功率的影响；定义灵敏度矩阵：式中：S矩阵元素表示节点注入功率对同步发电机电磁功率的影响，称之为同步发电机电磁功率对节点注入功率的灵敏度。