一种电力系统动态等值方法

摘要

一种电力系统动态等值方法，本发明步骤为，将电力系统划定为内部系统和外部系统，在内部系统和外部系统间设置过渡系统，内部系统和过渡系统一起组成研究系统，即不被等值原样保留的系统；研究系统与外部系统相交于边界节点；确定边界节点：在内部系统设置短路点，从内部系统外联支路开始考察短路电流是否衰减；若衰减，则继续考察相临的外部支路，直至被考察支路短路电流不衰减，该支路端点即为外部系统边界节点；从内部系统边界节点到外部系统边界节点间是过渡系统；等等。本发明的适用于研究系统容量与外部系统容量相比较小时的电力系统暂态过程分析，可处理研究系统与外部系统多联络线相连的情况。

主权项

一种电力系统动态等值方法，其特征在于，步骤为，（1）将电力系统划定为内部系统和外部系统，在内部系统和外部系统间设置过渡系统，内部系统和过渡系统一起组成研究系统，即不被等值原样保留的系统；研究系统与外部系统相交于边界节点；（2）确定边界节点：在内部系统设置短路点，从内部系统外联支路开始考察短路电流是否衰减；若衰减，则继续考察相临的外部支路，直至被考察支路短路电流不衰减，该支路端点即为外部系统边界节点；从内部系统边界节点到外部系统边界节点间是过渡系统；（3）在原系统模型上，对于每个边界节点，在研究系统内较靠近外部系统的两个节点分别设置三相短路，记录每个节点分别短路时边界节点的电压相量，即模与相位，相位的参考节点为短路前潮流的平衡节点和由外部系统注入该边界节点的有功功率、无功功率；（4）外部系统中既有向内部系统提供功率的电源也有从内部系统获取电能的负荷，将外部系统等值为发电机与负荷的集合：发电机等值采用电流源与导纳G_G+jB_G并联的方式，采用电流源模型的原因是在解方程时只需要求解线性方程，简化计算；负荷等值采用导纳G_L+jB_L的恒阻抗模型；发电机等值电流源、导纳G_G+jB_G与负荷等值G_L+jB_L为并联关系，外部系统与内部系统间的功率交换用P+jQ等值；由于外部系统等值模型中发电机内阻抗等值导纳G_G+jB_G与负荷等值导纳G_L+jB_L为并联关系，利用并联关系将其合并用导纳G+jB表示，此时即可在每个边界节点将外部系统相应部分等值为导纳与电流源的并联，外部系统与内部系统间的功率交换用P+jQ等值；由此得到如下方程，如式（1）所示：$\frac{P-\mathrm{jQ}}{\stackrel{\stackrel{*}{·}}{V}}\stackrel{·}{V}\times (G+\mathrm{jB})---\left(1\right)$其中，P+jQ为内部系统某点短路时，由内部系统向某个边界节点注入的功率；为该边界节点的节点电压；为外部系统等值电流源输出的电流G+jB为外部系统等值导纳可将上述复数方程展开，令方程两侧的实部和实部相等，虚部和虚部相等；这样得到两个等式，见式（2）；$\left\{\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{re}}G+V_{\mathrm{im}}B-I_{\mathrm{re}}=\frac{P{V}_{\mathrm{re}}+Q{V}_{\mathrm{im}}}{{\left|\right|\stackrel{·}{V}\left|\right|}^2}\\ V_{\mathrm{im}}G+V_{\mathrm{re}}B-I_{\mathrm{im}}=\frac{P{V}_{\mathrm{im}}-Q{V}_{\mathrm{re}}}{{\left|\right|\stackrel{·}{V}\left|\right|}^2}\end{array}\right.---\left(2\right)$式中，V_re、V_im分别表示V的实部和虚部，上述方程为四元线性方程，未知的四个变量为G、B、I_re、I_im，这四个变量分别表示外部系统等值电导、等值电纳、等值电流源输出电流的实部、虚部；在内部系统中分别选取两组短路数据等到两组方程，即四个方程求解四个未知数；通过解该线性方程，可得G、B、I_re、I_im四个参数；（5）在边界节点对外部系统的导纳与电流源等值模型进行戴维宁等效，即发电机与负荷等值导纳G+jB与恒定电流源经戴维宁等效后，转换为外部系统等值阻抗R+jX与外部系统等值电压源的串联关系，此时外部系统与内部系统间的功率交换用P+jQ等值，该边界节点的节点电压用等值；由此得到相应参数的转换公式，见式（3）$\left\{\begin{array}{c}R+\mathrm{jX}=\frac{1}{G+\mathrm{jB}}\\ \stackrel{·}{U}=\stackrel{·}{V}-\frac{P-\mathrm{jQ}}{\stackrel{\stackrel{*}{·}}{V}}(R+\mathrm{jX})\end{array}---\left(3\right)\right.$其中，R+jX为外部系统的等值阻抗；为外部系统等值电压源的电压；（6）在原系统模型上，以边界节点为边界，去掉外部系统；在每个边界节点上，连接等值系统；（7）选择一个边界节点作为系统等值后的平衡节点，一般平衡节点选择为该点短路时有较大注入功率的节点；平衡节点电压设置为（8）其余边界节点设为PQ节点，注入的有功无功具体数值设为短路前正常运行时的相应数值；（9）对等值后的系统进行潮流计算得等值后的稳态运行值，比较原系统潮流，等值系统潮流与原系统潮流将非常接近；（10）在内部系统选择其他短路点，对等值后的系统进行暂态过程计算，比较暂态过程中的有功、无功、电压、电流等将与原系统对应值非常接近；至此，该系统等值完毕。