CN101640418A - 电力系统故障的暂态稳定关键输电断面识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统调度自动化领域，提出了一种识别与预想故障对应的暂态功角稳定关键输电断面的方法。该方法基于暂态功角稳定量化分析理论和方法一扩展等面积准则(EEAC)，识别与预想故障对应的关键输电断面，为电力系统调度运行控制提供决策支持。该方法包括以下步骤：根据电网运行状态、模型和参数，针对预想故障场景进行时域仿真；基于仿真轨迹，采用EEAC识别出暂态功角稳定的发电机临界群，并计算出发电机的参与因子；采用潮流灵敏度分析方法计算出发电机临界群中每台发电机出力对断面组成元件功率变化的灵敏度，把发电机临界群中各台机组参与因子与其对断面组成元件灵敏度的乘积之和，作为与该故障对应的暂态稳定关键输电断面的判断指标。

Description

电力系统故障的暂态稳定关键输电断面识别方法

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化领域，根据电网运行状态、模型和参数、预想故障场景、输电断面候选集合，确定考虑电力系统暂态稳定性的与故障对应的关键输电断面识别方法。

背景技术

输电断面是指在电网安全稳定或者电量交换上相互关联的一组输电元件(线路、变压器)。从功率传输角度来看，断面中各个输电元件传送的有功功率应该是同方向的；从电量交换的角度来看，联接两个区域的一组输电线路就构成了能量交换的一个输电断面。输电断面作为功率输送的通道和电气联系的走廊，对其进行监视在电力系统的运行和控制中具有重要意义。目前输电断面往往是由系统调度员根据以往的运行经验选定的，但随着电网规模的逐渐增大，运行情况越来越复杂，调度员不得不面对这样的问题：在电网当前运行状态或预想故障场景下，考虑系统的暂态稳定性，如果只对少量的输电断面进行在线安全监视，便不可能全面反映系统运行状态，发现当前运行状态或预想故障下电网存在的问题和隐患；如果对大量的输电断面进行在线安全监视，调度人员可能会对大量的信息无所适从。因此需要一种能在电网当前运行情况下和预想故障场景下识别关键输电断面的方法，它能考虑电力系统暂态稳定性，对大量的输电断面进行监视，从中识别关键的输电断面，满足在线安全监视的要求。

目前已发表的文献多是在电力系统N-1故障下热稳定裕度计算的基础上，依据图论和功率追踪的方法确定关键输电断面。这类方法没有考虑暂态稳定性。因此本发明提出了一种考虑电力系统暂态稳定性来识别与故障对应的关键输电断面的步骤和方法。

发明内容

本发明提出了考虑电力系统暂态稳定性识别关键输电断面的方法，其目的在于：根据电网实时运行状态、模型和参数、预想故障、输电断面候选集合，进行暂态稳定评估；基于计算的结果，进行暂态稳定性的关键输电断面的识别，给出与故障对应的关键输电断面的信息，辅助调度员进行决策。

暂态稳定关键断面的识别是基于EEAC量化理论(参见文献[1])，针对预想故障仿真，利用EEAC量化理论计算得到的发电机临界群机组信息和相应的参与因子，将与故障下临界群机组电气联系紧密的断面确定为暂态稳定关键断面。

为了实现上述目的，本发明提供了识别电力系统故障的暂态稳定关键输电断面的实施步骤：

1)根据电网运行状态、模型和参数，针对预想故障场景进行时域仿真；

2)基于仿真轨迹，采用EEAC识别出暂态功角稳定的发电机临界群，并计算出发电机的参与因子；

3)采用潮流灵敏度分析方法计算出发电机临界群中每台发电机出力对断面组成元件(线路、变压器)功率变化的灵敏度，把发电机临界群中各台机组参与因子与其对断面组成元件灵敏度的乘积之和，作为与该故障对应的暂态稳定关键输电断面的判断指标。

本发明中，步骤(3)的实现方法如下：

设L_i为候选断面i的电网元件(线路、变压器)组成集合，SG为临界群机组集合，N为SG集合中发电机数目，P_k为根据EEAC计算得到的临界群中发电机k的参与因子，S_kj是发电机k对断面i的组成元件j的灵敏度，则预想故障下断面i的暂态稳定综合灵敏度指标计算公式如下：

$T_i=\underset{j\∈\mathrm{Li}}{\mathrm{\Σ}}\underset{k\∈\mathrm{SG}}{\mathrm{\Σ}}(P_k\×S_{\mathrm{kj}})$

把与候选断面暂态稳定综合灵敏度指标T_i中的最大值相对应的候选断面作为该故障的暂态稳定关键输电断面。

本发明提出了考虑电力系统暂态稳定性的关键输电断面识别的步骤和方法。其特点是根据电网运行状态、模型和参数、预想故障场景、输电断面候选集合，从暂态稳定分析的角度，基于仿真计算和EEAC理论的临界群机组的识别，提出断面暂态稳定综合灵敏度指标，量化描述了故障下临界群机组与断面的相关程度，确定故障下系统暂态稳定性的关键断面。这样的计算能够满足在线分析应用的需要，分析结果具有丰富的信息和含义，可为电力调度人员掌握运行情况和辅助决策提供直观的参考和依据。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明方法进行详细描述。

图1中步骤1描述的是预想故障的时域仿真计算，即根据电力系统运行方式及相应的模型与参数，针对预想故障，采用时域仿真方法进行预想故障下的电力系统运行轨迹的计算；

图1中步骤2描述的是基于预想故障时域仿真计算的暂态安全稳定量化评估，即采用EEAC识别出发电机临界群，并计算临界群中各台发电机的参与因子；

图1中步骤3描述的是发电机出力对断面的功率灵敏度计算，即针对初始运行方式，采用潮流灵敏度分析方法，计算出发电机临界群中每台发电机出力对各个候选断面组成元件(线路、变压器)功率变化的灵敏度；

图1中步骤4描述的是断面与故障的暂态稳定关联程度计算，即针对候选断面，依据发电机临界群中各台机组参与因子及其对候选断面组成元件的功率灵敏度，采用公式 $T_i=\underset{j\∈\mathrm{Li}}{\mathrm{\Σ}}\underset{k\∈\mathrm{SG}}{\mathrm{\Σ}}(P_k\×S_{\mathrm{kj}})$ 计算出各个断面与故障的暂态稳定综合灵敏度，其中设L_i为候选断面i的电网元件(线路、变压器)组成集合，SG为临界群机组集合，N为SG集合中发电机数目，P_k为根据EEAC计算得到的临界群中发电机k的参与因子，S_kj是发电机k对断面i的组成元件j的灵敏度；

图1中步骤5描述的是与故障对应的关键输电断面的判断，即把与故障的暂态稳定综合灵敏度T_i最大值相对应的输电断面，作为与该故障对应的暂态稳定关键输电断面。

总之，电力系统故障的暂态稳定关键输电断面识别方法是基于电力系统暂态稳定量化分析理论和方法，充分利用发电机临界群及其参与因子信息，以及发电机出力对断面的功率灵敏度信息，提出了用于计算与故障对应的断面暂态稳定综合灵敏度指标计算方法，能够识别与故障对应的关键输电断面，为电力系统调度运行控制提供决策支持。

Claims (2)

1、电力系统故障的暂态稳定关键输电断面识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据电网运行状态、模型和参数，针对预想故障场景进行时域仿真；

2)基于仿真轨迹，采用EEAC识别出暂态功角稳定的发电机临界群，并计算出发电机的参与因子；

3)采用潮流灵敏度分析方法计算出发电机临界群中每台发电机出力对断面组成元件(线路、变压器)功率变化的灵敏度，把发电机临界群中各台机组参与因子与其对断面组成元件灵敏度的乘积之和，作为与该故障对应的暂态稳定关键输电断面的判断指标。

2、根据权利要求1所述的电力系统故障的暂态稳定关键输电断面识别方法，其特征在于，步骤3)的实现方法：

设L_i为候选断面i的电网元件(线路、变压器)组成集合，SG为临界群机组集合，N为SG集合中发电机数目，P_k为根据EEAC计算得到的临界群中发电机k的参与因子，S_kj是发电机k对断面i的组成元件j的灵敏度，则预想故障下断面i的暂态稳定综合灵敏度指标计算公式如下：

$T_i=\underset{j\∈\mathrm{Li}}{\mathrm{\Σ}}\underset{k\∈\mathrm{SG}}{\mathrm{\Σ}}(P_k\×S_{\mathrm{kj}})$

把与候选断面暂态稳定综合灵敏度指标T_i中的最大值相对应的候选断面作为该故障的暂态稳定关键输电断面。

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