專利名稱：區(qū)域發(fā)電機群綜合等效阻尼特性的在線分析方法
區(qū)域發(fā)電機群綜合等效阻尼特性的在線分析方法技術領域
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析領域，具體涉及一種發(fā)電機發(fā)電機群的綜合阻尼特性在線分析方法。
背景技術：
隨著大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我國的電力系統(tǒng)規(guī)模日益壯大，發(fā)電機組呈現(xiàn)群集的特點， 區(qū)域間的低頻振蕩問題日益突出，使得低頻振蕩成為全網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的主要障礙之一。 電力系統(tǒng)低頻振蕩問題屬于電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析的范疇，因此電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性成為電力系統(tǒng)主要關注的穩(wěn)定問題之一。
隨著廣域測量系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)實現(xiàn)了全網(wǎng)的同步在線監(jiān)測，隨之涌現(xiàn)了很多在線的全網(wǎng)低頻振蕩分析方法，如信號分析法，以及在廣域測量系統(tǒng)中設計全網(wǎng)振蕩特性離線分析功能模塊等。以區(qū)域發(fā)電機群為對象分析全網(wǎng)低頻振蕩特性的方法主要是“慢同調(diào)”等值法，通過參數(shù)聚合的方法得到區(qū)域發(fā)電機群的等值模型，以之替代區(qū)域發(fā)電機群進行全網(wǎng)的低頻振蕩分析。Saitoh H.，等人的.^On-line modal analysis based on synchronizedmeasurement technology，，(Proceedings of International Conference on PowerSystem Technology, 2002 (PowerCon 2002),pp817 822)提出了一種基于在線同步測量信息的系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的模態(tài)分析方法，具體方法是根據(jù)慢同調(diào)從不同的區(qū)域發(fā)電機群中取各取一臺對其功角和角速度進行同步監(jiān)測，并同步監(jiān)測負荷的動態(tài)變化；基于線性化理論，采用最小二乘技術在線以功角偏差量和角速度偏差量為狀態(tài)變量、以負荷節(jié)點的有功功率波動為輸入形成系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣，對形成的狀態(tài)矩陣進行模態(tài)分析，得到系統(tǒng)的區(qū)域間低頻振蕩模式的頻率、阻尼比及模態(tài)圖等。
然而，現(xiàn)有的在線低頻振蕩分析方法用于區(qū)域發(fā)電機群綜合等效阻尼特性的研究時存在以下問題
I、基于廣域測量系統(tǒng)在線信息檢測的信號分析法，不能夠提供低頻振蕩模式的相關機組及發(fā)電機間的相對振蕩情況；
2、全網(wǎng)低頻振蕩的慢同調(diào)等值法不能有效利用廣域測量系統(tǒng)的在線監(jiān)測信息，通過離線聚合的方式得到區(qū)域發(fā)電機群的等值發(fā)電機模型時需要知道區(qū)域發(fā)電機群內(nèi)所有發(fā)電機的詳細模型參數(shù)和開機狀況，并且需要進行區(qū)域發(fā)電機群內(nèi)部網(wǎng)絡的化簡，過程較為繁瑣，實用性較差；
3、在線的模態(tài)分析法需要廣域測量系統(tǒng)在全網(wǎng)的范圍內(nèi)不同的地點設置很多的測量點，以提供的足夠動態(tài)信息生成全網(wǎng)的狀態(tài)矩陣，這種方法的成本高，抗干擾能力較
4、結(jié)合我國的電力系統(tǒng)的機組群集特點，例如在一個區(qū)域內(nèi)集中了多臺中小型水電機組，進行全網(wǎng)低頻振蕩分析時存在如下的問題單臺發(fā)電機對某個低頻振蕩模式的參與因子很小，但發(fā)電機群對該模式的參與因子之和卻很大，群集的發(fā)電機以發(fā)電機群的形式對該低頻振蕩模式產(chǎn)生的影響已不可忽略；現(xiàn)有在線的全網(wǎng)低頻振蕩分析方法大多只關注全網(wǎng)的區(qū)域間振蕩模式穩(wěn)定與否、相關機組等信息，而以區(qū)域發(fā)電機群為對象研究其對全網(wǎng)低頻振蕩阻尼特性影響的工作還很少見到，亟待開展相關研究。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種區(qū)域發(fā)電機群綜合阻尼特性的在線分析方法，其可解決上述現(xiàn)有的在線分析方法中存在的問題。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種區(qū)域發(fā)電機群綜合阻尼特性的在線分析方法。包括以下步驟
(I)對全網(wǎng)進行潮流計算，基于電氣距離法劃分區(qū)域發(fā)電機群，從中選擇某一區(qū)域發(fā)電機群作為研究對象，并確定其與其它區(qū)域發(fā)電機群的聯(lián)絡線；
(2)通過設置在聯(lián)絡線的區(qū)內(nèi)節(jié)點處的測量點對聯(lián)絡線進行在線監(jiān)測，以判斷其發(fā)生的有功功率波動的幅值是否大于設定的閾值；
(3)若有功功率波動的幅值大于設定的閾值則進入步驟(4)，若有功功率波動的幅值小于或等于設定的閾值則返回上述步驟(2);
(4)記錄聯(lián)絡線的兩端節(jié)點的電壓波動數(shù)據(jù)及其區(qū)內(nèi)節(jié)點處的有功功率和無功功率波動的數(shù)據(jù)，并記錄有功功率波動結(jié)束后聯(lián)絡線的兩端節(jié)點的電壓及其區(qū)內(nèi)節(jié)點處的有功功率和無功功率；
(5)對聯(lián)絡線的兩端節(jié)點的電壓及其區(qū)內(nèi)節(jié)點處的有功功率、無功功率的波動數(shù)據(jù)和波動結(jié)束后的數(shù)據(jù)進行計算，以得到區(qū)域發(fā)電機群的擾動運行工況和穩(wěn)態(tài)運行工況；
(6)將所有聯(lián)絡線的有功功率波動的數(shù)據(jù)做代數(shù)和，以得到合成有功功率的波動數(shù)據(jù)，并根據(jù)合成有功功率的波動數(shù)據(jù)確定主導振蕩模式；
(7)根據(jù)區(qū)域發(fā)電機群的擾動運行工況和穩(wěn)態(tài)運行工況以及主導振蕩模式建立區(qū)域發(fā)電機群的、適用于小干擾穩(wěn)定性分析的區(qū)域等值模型，以替代區(qū)域發(fā)電機群；
(8)利用模態(tài)分析法對全網(wǎng)進行小干擾穩(wěn)定性分析；
(9)從小干擾穩(wěn)定性分析結(jié)果中根據(jù)參與因子的大小確定區(qū)域等值模型相關的低頻振蕩模式，繪制低頻振蕩模式的參與因子條形圖和模態(tài)(10)將參與因子條形圖和模態(tài)圖以報表的形式輸出。
本發(fā)明的區(qū)域發(fā)電機群綜合等效阻尼特性在線分析方法還包括步驟設置在聯(lián)絡線區(qū)內(nèi)節(jié)點處的測量點是通過廣域測量全網(wǎng)或相位測量單元對區(qū)域發(fā)電機群的聯(lián)絡線進行在線監(jiān)測。
本發(fā)明的區(qū)域發(fā)電機群綜合等效阻尼特性在線分析方法的步驟(5)還包括以下子步驟
(5-1)得到擾動運行工況下區(qū)域發(fā)電機群輸出的有功功率Pt的波動數(shù)據(jù)與無功功率Qt的波動數(shù)據(jù)
權利要求
1.一種區(qū)域發(fā)電機群綜合等效阻尼特性的在線分析方法，其特征在于，包括以下步驟(1)對全網(wǎng)進行潮流計算，基于電氣距離法劃分區(qū)域發(fā)電機群，從中選擇某一區(qū)域發(fā)電機群作為研究對象，并確定其與其它區(qū)域發(fā)電機群的聯(lián)絡線；(2)通過設置在所述聯(lián)絡線的區(qū)內(nèi)節(jié)點處的測量點對所述聯(lián)絡線進行在線監(jiān)測，以判斷其發(fā)生的有功功率波動的幅值是否大于設定的閾值；(3)若所述有功功率波動的幅值大于設定的閾值則進入步驟(4)，若所述有功功率波動的幅值小于或等于設定的閾值則返回上述步驟(2);(4)記錄所述聯(lián)絡線的兩端節(jié)點的電壓波動數(shù)據(jù)及其區(qū)內(nèi)節(jié)點處的有功功率和無功功率波動的數(shù)據(jù)，并記錄有功功率波動結(jié)束后所述聯(lián)絡線的兩端節(jié)點的電壓及其區(qū)內(nèi)節(jié)點處的有功功率和無功功率；(5)對所述聯(lián)絡線的兩端節(jié)點的電壓及其區(qū)內(nèi)節(jié)點處的有功功率、無功功率的波動數(shù)據(jù)和波動結(jié)束后的數(shù)據(jù)進行計算，以得到所述區(qū)域發(fā)電機群的擾動運行工況和穩(wěn)態(tài)運行工況；(6)將所述聯(lián)絡線的有功功率的波動數(shù)據(jù)做代數(shù)和，以得到合成有功功率的波動數(shù)據(jù)， 并從所述合成有功功率的波動數(shù)據(jù)中確定主導振蕩模式；(7)根據(jù)所述區(qū)域發(fā)電機群的擾動運行工況和穩(wěn)態(tài)運行工況以及所述主導振蕩模式建立所述區(qū)域發(fā)電機群的、適用于小干擾穩(wěn)定性分析的區(qū)域等值模型，以替代所述區(qū)域發(fā)電機群；(8)利用模態(tài)分析法對全網(wǎng)進行小干擾穩(wěn)定性分析；(9)從小干擾穩(wěn)定性分析結(jié)果中根據(jù)參與因子的大小確定所述區(qū)域等值模型相關的低頻振蕩模式，繪制所述低頻振蕩模式的參與因子條形圖和模態(tài)圖；(10)將所述參與因子條形圖和所述模態(tài)圖以報表的形式輸出。
2.根據(jù)權利要求I所述的在線分析方法，其特征在于，所述測量點是通過廣域測量全網(wǎng)或相位測量單元對所述聯(lián)絡線進行在線監(jiān)測。
3.根據(jù)權利要求I所述的在線分析方法，其特征在于，所述步驟(5)包括以下子步驟: (5-1)得到擾動運行工況下所述區(qū)域發(fā)電機群輸出的有功功率Pt的波動數(shù)據(jù)與無功功率Qt的波動數(shù)據(jù)nTA!=1 (k = 1,2, ...，N)Zati=\其中，n為所述區(qū)域發(fā)電機群的聯(lián)絡線的總條數(shù)#為記錄波動數(shù)據(jù)的總采樣點數(shù)；Pik、 Qik分別表示第i條聯(lián)絡線的有功功率和無功功率的第k個采樣點的值；Ptk、Qtk分別為Pt、 Qt的第k個采樣點的值；(5-2)得到擾動運行工況下所述區(qū)域發(fā)電機群等效機端電壓Et的波動數(shù)據(jù)n其中，Utlik表示第i條聯(lián)絡線的區(qū)內(nèi)節(jié)點的電壓幅值的第k個采樣點；Etk為Et的第k 個采樣點的值；(5-3)得到擾動運行工況下所述區(qū)域發(fā)電機群輸出的總電流的幅值It的波動數(shù)據(jù)
4.根據(jù)權利要求I所述的在線分析方法，其特征在于，所述步驟(7)包括以下子步驟 (7-1)取所述區(qū)域發(fā)電機群內(nèi)所有發(fā)電機的額定容量之和為所述區(qū)域等值模型的額定容量SG；(7-2)根據(jù)步驟(5)所述擾動運行工況的計算結(jié)果，得到所述區(qū)域等值模型的暫態(tài)電抗 X' d ；X/ <!為下式的實數(shù)解AxrJ + BxrJ + Cxrd +D = O 其中，系數(shù)A、B、C、D由下式確定Yl
5.根據(jù)權利要求I所述的在線分析方法，其特征在于，所述步驟(9)包括以下子步驟 (9-1)計算機電回路相關比，以確定全網(wǎng)的低頻振蕩模式；機電回路相關比定義
全文摘要
本發(fā)明公開了一種區(qū)域發(fā)電機群綜合等效阻尼特性在線分析方法，其包括首先，計算全網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流，基于電氣距離法劃分區(qū)域發(fā)電機群；利用廣域測量系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)的全網(wǎng)提供的在線信息，構(gòu)造保留區(qū)域發(fā)電機群等效阻尼特性的、采用經(jīng)典模型表示的區(qū)域等值模型，以替代區(qū)域發(fā)電機群；區(qū)域發(fā)電機群由區(qū)域等值模型替代后對全網(wǎng)進行模態(tài)分析，從主要參與模式及其相關因子和模態(tài)圖兩方面，得到由區(qū)域等值模型表征的區(qū)域發(fā)電機群對全網(wǎng)的小干擾穩(wěn)定性的影響，即區(qū)域發(fā)電機群的綜合等效阻尼特性。本發(fā)明提供低頻振蕩模式的相關機組及發(fā)電機間的相對振蕩情況，易實現(xiàn)與實際電網(wǎng)的接口，且計算簡單，抗干擾能力較好，實用性強。
文檔編號H02J3/00GK102545209SQ201110444389
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權日2011年12月23日
發(fā)明者劉巨, 孫建波, 文勁宇, 李大虎, 李小平, 李淼, 王敏, 趙嫻 申請人:華中科技大學, 湖北省電力公司