基于保守原则的电力系统在线稳定分析断面数据整合方法

摘要

基于保守原则的电力系统在线稳定分析断面数据整合方法，属电力系统分析技术领域，包括以下步骤：1）依据上一次在线稳定分析得到的稳定裕度和模式，计算出发电机、母线对电网安全稳定的影响因子；2）对于调度管辖电网（内网），采用发电机和母线对电网安全稳定的影响因子来修正量测量的权值，进行状态估计，得到用于在线稳定分析的内网断面数据；3）对于调度管辖外电网（外网），依据发电机和母线对电网安全稳定的影响因子，确定发电机出力增加和减少的顺序，以及负荷增加和减少的顺序；4）通过调整外网发电机出力和负荷，确保内、外网之间的联络线潮流与内网状态估计结果基本一致，得到调整后的外网断面数据；5）把内、外网断面数据合在一起，则得到满足内网安全稳定在线分析的断面数据。

主权项

1.基于保守原则的电力系统在线稳定分析断面数据整合方法，其特征在于，包括以下步骤：1)依据上一次在线稳定分析得到的稳定裕度和模式，计算出发电机和母线对电网安全稳定的影响因子，其中：对于小扰动稳定，依据前一个电网运行状态的小扰动稳定模式分析结果，采用公式(1)和(2)分别计算不考虑和考虑发电机分群两种情况下发电机对电网小扰动稳定的影响因子：$G_{\mathrm{si}}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}\frac{p_{\mathrm{aij}}\left({\sigma -\sigma }_j\right)}{\sigma }---\left(1\right)$$G_{\mathrm{si}}^{\prime }=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}\frac{k_{\mathrm{ij}}{p}_{\mathrm{aij}}\left({\sigma -\sigma }_j\right)}{\sigma }---\left(2\right)$其中，σ为用于从所有低频振荡模式中过滤出相对严重模式的阻尼比门槛值，m为阻尼比小于σ的模式数，σ_j为第j个模式的阻尼比，p_aij为第j个模式中发电机i的参与因子，若减少发电机i的有功出力可以提高第j个模式的阻尼比，则k_ij取1，否则，k_ij取-1；对于静态电压稳定，依据前一个电网运行状态的静态电压稳定模式分析结果，采用公式(3)计算母线负荷对静态电压稳定的影响因子；$B_{\mathrm{si}}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{p_{\mathrm{vij}}(\lambda -{\lambda }_j)}{\lambda }---\left(3\right)$其中，λ为用于从所有电压稳定模式中过滤出相对严重模式的特征值门槛值，n为特征值小于λ的模式数，λ_j为第j个模式的特征值，p_v.ij为第j个模式中负荷母线i的参与因子；对于暂态功角稳定和暂态电压安全稳定，依据前一个电网运行状态下内网各预想故障的暂态功角稳定裕度、模式和暂态电压安全稳定裕度、模式，采用公式(4)和(5)分别计算不考虑和考虑发电机分群两种情况下发电机对电网暂态安全稳定的影响因子，采用公式(6)计算母线负荷对内网暂态安全稳定的影响因子；$G_{\mathrm{ti}}=\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}\frac{\left|q_{\mathrm{aij}}\right|({\eta }_a-{\eta }_{a.j})}{{\eta }_a}---\left(4\right)$$G_{\mathrm{ti}}^{\prime }=\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}\frac{q_{\mathrm{aij}}({\eta }_a-{\eta }_{a,j})}{{\eta }_a}---\left(5\right)$$B_{t.i}=\underset{i=1}{\overset{i}{\Sigma }}\frac{q_{\tau ,\mathrm{ij}}({\eta }_v-{\eta }_{v.\mathrm{ij}})}{{\eta }_v}---\left(6\right)$其中，η_a为用于从所有预想故障中过滤出暂态功角稳定相对严重故障的稳定裕度门槛值，k为暂态功角稳定裕度小于η_a的预想故障数，η_a.j为故障j发生后的暂态功角稳定裕度，q_a.ij为故障j的暂态功角稳定模式中发电机i的参与因子，其中领前群发电机的参与因子为正、滞后群发电机的参与因子为负；η_v为用于从所有预想故障中过滤出暂态电压安全稳定相对严重故障的安全稳定裕度门槛值，l为暂态电压安全稳定裕度小于η_v的预想故障数，η_v.ij为故障j发生后负荷母线i的暂态电压安全稳定裕度，-1≤η_v.ij≤1，η_v.ij＜0表示电压不安全或失稳，η_v.ij＝0表示电压临界安全稳定，η_v.ij＞0表示电压安全稳定，q_v.ij为故障j的暂态电压安全稳定模式中负荷母线i的参与因子2)对于内网，采用发电机和母线对电网安全稳定的影响因子来修正量测量的权值，进行状态估计，得到用于在线稳定分析的内网断面数据，其中：在状态估计的残差方程中，对于发电机量测量权值，采用发电机对内网静态、暂态和动态安全稳定的综合影响因子k₁(G_s.i+k_tG_ti)与反映量测误差的权值的乘积来代替，对于负荷量测量权值，采用负荷对内网静态、暂态和动态安全稳定的综合影响因子k₂(B_si+l_tB_ti)与反映量测误差的权值的乘积来代替，其中k₁、k_t、k₂和l_t为设定值；3)对于外网，依据发电机和母线对电网安全稳定的影响因子，确定发电机出力增加和减少的顺序以及负荷增加和减少的顺序，其中：依据外网发电机对电网安全稳定的影响因子，按照(G′_si+k_tG′_ti)从大到小对外网有功出力可调的发电机进行排序，对排在前面的发电机优先增加出力，排在后面的发电机优先减少出力；依据外网负荷对电网安全稳定的影响因子，按照(B_s.i+l_tB_t.i)从大到小对外网可调负荷进行排序，对排在前面的负荷母线优先增加负荷，排在后面的负荷母线优先减少负荷4)通过调整外网发电机出力和负荷，确保内网和外网之间的联络线潮流与内网状态估计结果基本一致，得到调整后的外网断面数据，其中：先计算出联络线中各组成元件内网状态估计结果值与外网状态估计结果中相应值之差的总和ΔP，功率方向以流入内网为正，再根据ΔP的大小分为两种情况：第一种情况，ΔP大于有功功率计算精度设定值ε，按照步骤3)得到的发电机排序表，从前往后逐个选择发电机i，并按照步骤3)得到的负荷调整排序表，从后往前逐个选择负荷j；若(G′_si+k_tG′_ti)/(B_sj+l_tB_tj)大于设定门槛值，则通过增加发电机i的有功出力来平衡考虑外网原始潮流的有功网损系数的联络线潮流差值ΔP′，反之，则通过减少负荷j的有功来平衡ΔP′，并按该负荷的原始功率因数不变同比调整负荷的无功；每次只调整一台发电机或一个负荷，通过循环，直至ΔP′被发电机出力的增加或负荷的减少所平衡；第二种情况，ΔP小于0，且|ΔP|大于有功功率计算精度设定值ε，按照步骤3)得到的发电机排序表，从后往前逐个选择发电机i，并按照步骤3)得到的负荷调整排序表，从前往后逐个选择负荷j；若(G′_si+k_tG′_t.i)/(B_s.j+l_tB_tj)小于设定门槛值，则通过降低发电机i的有功出力来平衡考虑外网原始潮流的有功网损系数的联络线潮流差值ΔP′，ΔP′为反之，则通过增加负荷j的有功来平衡ΔP′，并按该负荷的原始功率因数不变同比调整负荷的无功；每次只调整一台发电机或一个负荷，通过循环，直至ΔP′被发电机出力的降低或负荷的增加所平衡；5)把内网和外网断面数据合在一起，把内网的平衡机节点设为PQ节点，并根据外网发电机的(G′_si+k_tG′_ti)选择最接近于0的1个或多个发电机作为平衡机，进行潮流计算，若潮流收敛，且联络线各组成元件的潮流与相应内网状态估计结果值之差都满足精度要求，则得到满足基于保守原则的内网安全稳定在线分析的断面数据；否则，认为整合不成功。