CN109274098B - 考虑阻尼的简单电力系统紧急控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑阻尼作用的简单电力系统紧急控制方法，包括如下步骤：预设会对系统造成重大冲击的扰动，对扰动进行时域仿真计算；对于失稳系统，根据时域仿真结果，获得故障期间和故障切除后发电机的阻尼、功角、角速度、机械功率、电磁功率和惯性时间常数等仿真信息；确定控制时刻T1，通过时域仿真结果获得发电机的阻尼、惯性时间常数，控制时刻T1对应功角、角速度、机械功率、电磁功率，不稳定平衡点处对应的功角。计算该故障下简单电力系统对应的紧急控制量。根据时域仿真结果，离线计算简单电力系统在当前故障模式下对应的紧急控制量。

Description

考虑阻尼的简单电力系统紧急控制方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种考虑系统阻尼信息的简单电力系统紧急控控制方法。
背景技术
随着现代电力系统向超高压、大容量、交直流混合互联等方向的迅速发展，以及负荷的急遽增长，使得现代电力系统的同调性、失稳模式和关键输电断面等动态特性日益复杂。“三道防线”是我国电网能够长期安全稳定运行的成功经验，其中的第二道防线是通过采取必要的切机、切负荷等手段，以确保电网在发生严重故障时能够继续保持稳定运行的状态，而策略表是第二道防线的核心和基础。
然而，现有的离线或在线稳控计算策略时，对于不稳定的事故，需要根据经验反复给定切机控制措施试凑出有效的切机控制方案，每个方案的整定都需要通过多次仿真计算，对于大量的故障样本和运行工况的组合，这种方法将会耗费大量的时间和人力。同时，目前的紧急控制算法并没有考虑系统阻尼的作用，会导致得到的紧急控制量偏大。
发明内容
本发明的目的是提出一种考虑发电机阻尼的简单电力系统紧急控制方法，该控制方法根据发电机的时域仿真结果(功角、角速度、机械功率、电磁功率和惯性时间常数等)，当系统不稳定时，能够快速计算当前故障模式下系统所需的控制量。
为达到上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种考虑发电机阻尼的简单电力系统紧急控制方法，包括以下步骤：
1)预设会对系统造成严重冲击的故障，通过数值仿真计算得到若不施加控制就会失去稳定的算例，获得故障期间和故障切除后发电机的参数信息；
2)给定控制时刻T1，通过时域仿真结果获得发电机的阻尼、惯性时间常数，控制时刻T1对应的功角、角速度、机械功率、电磁功率及不稳定平衡点处对应的功角；
3)根据发电机的时域仿真结果，计算简单电力系统所需要的控制量：
4)根据得到控制量进行施加切机控制。
作为本发明的进一步改进，步骤1)中，发电机参数信息包括阻尼、功角、角速度、机械功率、电磁功率和惯性时间常数。
作为本发明的进一步改进，步骤2)中，给定控制时刻T1为0.34s。
作为本发明的进一步改进，步骤3)中，所需要的控制量ΔP：
Figure BDA0001869123040000021
式中：
Pm1是发电机在控制时刻T1对应的机械功率；
Pe1是发电机在控制时刻T1对应的电磁功率；
D是发电机的阻尼；
M是发电机的惯性时间常数；
Δω1是发电机在控制时刻T1对应的角速度；
δ1是发电机在控制时刻T1对应的功角；
δ2是发电机在不稳定平衡点处对应的功角。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
本发明预设会对系统造成重大冲击的扰动，对扰动进行时域仿真计算；对于失稳系统，根据时域仿真结果，获得故障期间和故障切除后发电机的仿真信息；然后确定控制时刻T1，通过时域仿真结果获得发电机的阻尼、惯性时间常数，控制时刻T1的参数，计算该故障下简单电力系统对应的紧急控制量。根据时域仿真结果，离线计算简单电力系统在当前故障模式下对应的紧急控制量。在制定简单电力系统紧急控制量时，只需一次仿真即可得到当前故障下匹配的紧急控制量，并且考虑到了发电机阻尼的影响，相对于没有考虑阻尼得到的控制量更小，控制措施更加经济。
附图说明
图1是简单电力系统接线图；
图2是考虑阻尼的简单电力系统紧急控制方法流程图。
具体实施方式
如图2所示，本发明一种考虑阻尼的简单电力系统紧急控制方法，具体实现方法为：
1)预设会对系统造成严重冲击的故障，通过数值仿真计算得到若不施加控制就会失去稳定的算例，获得故障期间和故障切除后发电机的阻尼、功角、角速度、机械功率、电磁功率和惯性时间常数等仿真信息。
2)给定控制时刻T1，通过时域仿真结果获得发电机的阻尼、惯性时间常数，控制时刻T1对应功角、角速度、机械功率、电磁功率，不稳定平衡点处对应的功角。
3)根据发电机的时域仿真结果，计算简单电力系统所需要的控制量ΔP
ΔP＝Pm1-(Pe1+D·Δω1+M·Δω1 2/(δ2-δ1))  (1)
式中：
Pm1是发电机在控制时刻T1对应的机械功率；
Pe1是发电机在控制时刻T1对应的电磁功率；
D是发电机的阻尼；
M是发电机的惯性时间常数；
Δω1是发电机在控制时刻T1对应的角速度；
δ1是发电机在控制时刻T1对应的功角；
δ2是发电机在不稳定平衡点处对应的功角；
用下面的实施例来说明具体实施方式。
如图1所示，SMIB系统，发电机采用经典的发电机模型，惯性常数取8.18s，发电机的阻尼系数是0.2，正常运行在功角34.81°。故障设置为L2线路发生三相短路接地故障，0.19秒跳开线路，系统失去稳定。
给定控制时刻T1为0.34s。根据时域仿真结果获得的发电机在控制时刻T1的功角、角速度、机械功率、电磁功率如表1所示：
表1
功角(度) 角速度(标幺值) 机械功率(标幺值) 电磁功率(标幺值)
发电机 107.7406° 1.01137 1 1.28767
该故障模式下简单电力系统的不稳定平衡点为131.6°，通过公式(1)将计算得到的系统的控制量为ΔPms＝0.272。得到使得系统恢复稳定的紧急控制为切除发电机27.2％的出力。
施加切机控制后，系统恢复稳定。
本发明简单电力系统紧急控制方法，包括如下步骤：预设会对系统造成重大冲击的扰动，对扰动进行时域仿真计算；对于失稳系统，根据时域仿真结果，获得故障期间和故障切除后发电机的阻尼、功角、角速度、机械功率、电磁功率和惯性时间常数等仿真信息；确定控制时刻T1，通过时域仿真结果获得发电机的阻尼、惯性时间常数，控制时刻T1对应功角、角速度、机械功率、电磁功率，不稳定平衡点处对应的功角。计算该故障下简单电力系统对应的紧急控制量。根据时域仿真结果，离线计算简单电力系统在当前故障模式下对应的紧急控制量。
需说明的是，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明并不受上述实施例限制，凡在本发明的原理和精神实质下对以上实施例所作的任何简单修改、组合、等效替换、变更、简化，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种考虑发电机阻尼的单机无穷大系统紧急控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预设会对单机无穷大系统造成严重冲击的故障，通过数值仿真计算得到若不施加控制系统就会失去稳定的算例，获得故障期间和故障切除后发电机的参数信息；
2)给定控制时刻T1，通过时域仿真结果获得发电机的阻尼、惯性时间常数，控制时刻T1对应的功角、角速度、机械功率、电磁功率及不稳定平衡点处对应的功角；
3)根据发电机的时域仿真结果，计算单机无穷大系统所需要的控制量；
4)根据得到控制量施加切机控制；
步骤1)中，发电机参数信息包括阻尼、功角、角速度、机械功率、电磁功率和惯性时间常数；
步骤2)中，给定控制时刻T1为0.34s；
步骤3)中，所需要的控制量ΔP：
ΔP＝Pm1-(Pe1+D·Δω1+M·Δω1 2/(δ2-δ1))
式中：
Pm1是发电机在控制时刻T1对应的机械功率；
Pe1是发电机在控制时刻T1对应的电磁功率；
D是发电机的阻尼；
M是发电机的惯性时间常数；
Δω1是发电机在控制时刻T1对应的角速度；
δ1是发电机在控制时刻T1对应的功角；
δ2是发电机在不稳定平衡点处对应的功角。
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