一种基于暂态电压安全裕度的超实时重合时序整定方法

摘要

本发明涉及一种基于暂态电压安全裕度的超实时重合时序整定方法，属电力系统稳定与控制技术领域。当交流输电线路故障时，根据将广域信息采集系统提供的故障引起的断路器跳闸后的节点电压和电流等实测数据，采用最小二乘法在线辨识导纳阵，修改辨识出的导纳阵分别模拟线路首端重合和末端重合，采用改进欧拉法预测两种重合时序下的节点电压变化轨迹，并计算暂态电压安全裕度，实现对电压变化轨迹的量化评估，选取暂态电压安全裕度较大者对应重合时序为优化重合方案。本方法利用最小二乘法和改进欧拉法预测节点电压变化轨迹，优化重合方案，在提高预测精度的同时，解决了传统“离线计算、在线匹配”方法得到的重合时序方案运行方式和故障位置失配问题。

主权项

1.一种基于暂态电压安全裕度的超实时重合时序整定方法，其特征在于具体步骤如下：1.1通过WAMS（wide area measurement system）广域信息采集系统，采集扰动后节点电压和电流实测数据，然后根据式（1）网络节点方程和式（2）导纳阵最小二乘辨识值方程，用最小二乘法辨识法求取导纳阵；（1）（2）式中，、为节点电压、电流向量，为导纳阵的最小二乘辨识值；1.2采用下述方法，模拟线路首端投入重合闸，修改导纳阵Y中故障线路对应元素，使故障线路首端断线状况消失，得到导纳阵Y₁：若故障线路首端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为p、q，按式（3）修改导纳阵中p、q点对应自导纳和互导纳：（3）式中，、为节点p、q的自导纳，为节点p、q间的互导纳，为模拟p、q点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值为9999 pu；若线路发生单相故障并采用单相重合闸时，按上述方法修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；1.3将通过WAMS广域信息采集系统采集的第个时步的实测发电机功角、角速度和电磁功率代入式（4）转子运动方程，利用式（5）改进欧拉法求得功角和角速度第个时步的预测值和；（4）式中，、为发电机功角、角速度，、为发电机机械、电磁功率，为时间，为惯性时间常数；（5）式中，、为第n个时步的实测功角、角速度，、为第个时步的功角、角速度预测值，h为采样时间间隔；1.4按式（6）计算功角和角速度增量：，（6）1.5基于导纳阵Y₁得到雅可比矩阵元素，将功角和角速度增量代入式（7-1）和（7-2），分别求得负荷节点的电压幅值、相角和电磁功率增量、、；（7-1）（7-2）式中，、为发电机和负荷节点的有功、无功增量，△δ为发电机的功角增量，、为负荷节点相角、电压幅值增量，H₁₁、N₁₁、H₁₂、N₁₂、J₁₁、L₁₁、J₁₂、L₁₂、H₂₁、N₂₁、H₂₂、N₂₂、J₂₁、L₂₁、J₂₂、L₂₂为雅可比矩阵元素，为静态负荷模型下电压特性系数，、、分别为负荷节点电压、有功功率和无功功率；、、与电压特性系数之间的关系式为：；1.6按式（8）计算第个时步负荷节点的电压幅值、相角和电磁功率的预测值：，，（8）1.7将第个时步电磁功率的预测值代入式（4），求得；用第个时步负荷节点的电压幅值和相角的预测值、替换第个时步电压幅值和相角值、，修正雅可比矩阵矩阵中的元素H₁₁、N₁₁、H₁₂、N₁₂、J₁₁、L₁₁、J₁₂、L₁₂、H₂₁、N₂₁、H₂₂、N₂₂、J₂₁、L₂₁、J₂₂、L₂₂；1.8将代入式（5），求得第个时步的功角和角速度的校正值和；1.9重复步骤1.3-1.8，直至预测和校正过程结束，得到负荷节点的电压预测轨迹和发电机节点功角预测轨迹；1.10利用式（9）和（10），对负荷节点电压变化轨迹进行量化评估，得到线路首端重合时的暂态电压安全裕度:=min(,)                            （9）（10）式中，为暂态电压安全裕度，为暂态电压稳定裕度，为暂态电压偏移可接受性裕度，H为感应电动机的惯性时间常数（秒），s为感应电动机的转差（p.u.），为感应电动机的机械功率（W或p.u.），为母线的电压偏移门槛值（V或p.u.），为超越偏移门槛值的允许持续时间（秒），k为把临界电压偏移时间换算成电压的折算因子；1.11采用下述方法，模拟线路末端投入重合闸，修改导纳阵，得到导纳阵Y₂：若故障线路末端断路器对应母线侧和线路侧的节点编号分别为p’、q’，则导纳阵中p’、q’点对应自导纳和互导纳按式（11）修改：（11）式中，、为节点p’、q’的自导纳，为节点p’、q’间的互导纳，为模拟p’、q’点间的故障消失而采用的导纳，其标幺值为9999 pu；若线路发生单相故障并采用单相重合闸时，则按上述方法同时修改正、负、零三序导纳阵中对应元素；重复步骤1.3-1.10，步骤1.5中改为基于导纳阵Y₂计算得到雅可比矩阵元素，求得线路末端重合时的暂态电压安全裕度；1.12比较线路首、末端重合时的暂态电压安全裕度，，选取较大者对应的重合时序作为输出的优化重合时序方案；若>，由线路首端首先重合；若>，则由线路末端首先重合。