一种点对网输电系统暂态稳定输电极限的快速计算方法

摘要

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种点对网输电系统暂态稳定输电极限的快速计算方法。该方法利用等面积法分析，当P-δ平面上的动能增加面积等于可用动能减少面积时，对应的输电线潮流即为系统的暂态稳定输电极限，并推导出了暂态稳定极限的解析式。具体求解时先假设一个初始输送能力，据此确定开机台数n，然后计算解析式中的各参量的值，并据解析式求解暂态稳定极限，再根据这个暂稳极限进行下一轮次的求解，直至两轮迭代求解的值非常接近为止。

主权项

一种点对网输电系统暂态稳定输电极限的快速计算方法，其特征在于，持续增加送端发电机的有功功率和台数，输送潮流不断增加，使点对网输电系统在P‑δ平面上的故障前稳定运行点的输送功率和功角不断增加；输送功率的增加将使得动能增加面积呈增加趋势，而功角的增加则使得可用动能减少面积则呈减少趋势，当动能增加面积等于可用动能减少面积时，对应的输送潮流即为点对网输电系统的暂态稳定输电极限；计算方法包括如下步骤：(1)计算受端系统等值电抗X_sys；(2)确定输送功率并确定开机台数n；(3)计算发电机组内电势、故障前的系统联系电抗、故障中的系统联系电抗、故障后的系统联系电抗、故障前P‑δ曲线最大电磁功率、故障中P‑δ曲线最大电磁功率、故障后P‑δ曲线最大电磁功率、故障前P‑δ曲线稳定运行点、故障清除时刻P‑δ曲线切除角、故障后P‑δ曲线不稳定平衡点、送端系统等值惯性时间常数；(4)求解暂态稳定极限；(5)与上轮暂态稳定极限计算值之差是否不大于设定值，是则进行步骤(6)，否则将本轮暂态稳定极限的计算值赋给输送功率并返回步骤(2)；(6)输出暂态稳定极限；步骤(3)中计算故障前、故障中和故障后P‑δ曲线最大电磁功率、故障前P‑δ曲线稳定运行点、故障清除时刻P‑δ曲线切除角、故障后P‑δ曲线不稳定平衡点、送端系统等值惯性时间常数M的表达式为：$\begin{array}{ccc}{P}_{\mathrm{em}}^{\left(1\right)}=\frac{E^{\prime }U}{X_{\Sigma }};& P_{\mathrm{em}}^{\left(2\right)}=\frac{E^{\prime U}}{X_{\mathrm{\Sigma fault}}};& P_{\mathrm{em}}^{\left(3\right)}=\frac{E^{\prime }U}{X_{\mathrm{\Sigma post}}}---\left(5\right)\end{array}$${\delta }_0=\arcsin \left(\frac{P_m}{P_{\mathrm{em}}^{\left(1\right)}}\right);{\delta }_c={\delta }_0+\frac{1}{2}\frac{P_m}{M}{t}_c^2{\omega }_0;{\delta }_u=\pi -\arcsin \left(\frac{P_m}{P_{\mathrm{em}}^{\left(3\right)}}\right)$式中，X_Σ为故障前与受端系统间的联系电抗；X_Σfault为故障中与受端系统间的联系电抗；X_Σpost为故障后与受端系统间的联系电抗；U为受端系统母线电压；E′为发电机组内电势；t_c为故障清除的时间；P_em⁽¹⁾为故障前P‑δ曲线上的电磁功率最大值，P_em⁽²⁾为故障中P‑δ曲线上的电磁功率最大值，P_em⁽³⁾为故障后P‑δ曲线上的电磁功率最大值；δ₀为故障前P‑δ曲线稳定运行点；δ_c为故障清除时刻P‑δ曲线切除角；δ_u为故障后P‑δ曲线不稳定平衡点；ω₀＝2πf，M为送端系统等值惯性时间常数，即单台机组的转子惯性时间常数乘以n；P_m为机组的机械功率。