CN111130120A - 一种区域电网混叠型电压失稳评估方法及系统 - Google Patents
一种区域电网混叠型电压失稳评估方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种区域电网混叠型电压失稳评估方法及系统,所述方法包括:根据区域电网特点以及历史负荷变动数据,设定典型运行方式;在所述典型运行方式下对该区域电网进行仿真,实时扫描区域电网大功率缺失是否引起预设的故障,并实时监测采集所述区域电网中各发电机组的功角及感应电动机电压;当发生所述预设的故障时,根据预设规则识别振荡中心;根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标;根据预先设定的所述多个评估指标的权重进行加权计算,获得所述评估结果;所述方法及系统在考虑功角稳定性的同时,考虑电压失稳的多个因素,为对电压失稳进行针对性措施提供了依据和指导。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域,更具体地,涉及一种区域电网混叠型电压失稳评估方法及系统。
背景技术
功角失稳和电压失稳是两种常见的失稳模式,是分析电网特性和决策的重要基础,但由于外在现象的相似性而难以区分。在电力系统暂态仿真过程中,失稳模式主要包括功角问题、电压问题、频率问题、过载问题等,不同的稳定问题对应的基本特点和反映的主要问题不同,对应的后续控制策略也存在差异,因此实际分析过程中需要确定比较准确的失稳模式。
频率问题和过载问题的原理、现象比较简单,比较容易区分,但是功角稳定、电压稳定通常交织在一起,比较复杂。在发生功角稳定问题时,由于发电机功角的摆开使得部分母线电压下降,系统失稳后,由于影响扩大可能使得大范围电压降低;在发生电压稳定问题时,当电压降低后,附近的发电机会加速而导致失去同步;因此,无论是电压稳定还是功角稳定,都会同时出现电压降低、功角失步的物理现象,而且两者相互关联,因此根据表面现象难于区分。
对于电压稳定和功角稳定的研究主要是对电压稳定和功角稳定的关联关系和识别方法进行研究,在理论上随具有较好的效果,但对于采用简单电力系统进行的机理分析往往由于其对网络结果过于简化而对实际的工业类大电网、大机群分析时,往往难以映射到具体问题之中,难以取得很好的效果。
发明内容
为了解决背景技术存在的对于功角稳定和电压稳定难以区分,对于工业大电网大机群分析时难以获得很好的效果的问题,本发明提供了一种区域电网混叠型电压失稳评估方法及系统,所述方法及系统在考虑功角稳定性的同时,考虑电压失稳的多个因素,通过在设定与运行方式下仿真,并根据预设规则计算获得多个因素对应的指标,综合获得电压失稳评估结果,所述一种区域电网混叠型电压失稳评估方法,包括:
根据区域电网特点以及历史负荷变动数据,设定典型运行方式;
在所述典型运行方式下对该区域电网进行仿真,实时扫描区域电网大功率缺失是否引起预设的故障,并实时监测采集所述区域电网中各发电机组的功角及感应电动机电压;
当发生所述预设的故障时,根据预设规则识别振荡中心;
根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标;
根据预先设定的所述多个评估指标的权重进行加权计算,获得所述评估结果。
进一步的,根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标,包括:
根据故障对应的监视数据,提取故障中功率缺失点所在区域到振荡中心之间的所有母线电压节点的电压值;
根据每一个电压节点的电压值,生成对应的暂态电压曲线。
进一步的,对所述每一个暂态电压曲线进行PRONY分析,并生成所述暂态电压曲线对应的振荡谷底数值离散函数;
对所述振荡谷底数值离散函数进行一元对数函数的回归分析,获得谷底点函数;
对所述谷底点函数通过预设规则进行积分,获得第一评估指标。
进一步的,所述振荡谷底数值离散函数为:
所述谷底点函数为:Vtrough-curve(t)=a*logbt+c;
其中,a>0,b>0,b≠1,所述a、b以及c通过对振荡谷底数值离散函数进行回归分析获得;
所述第一评估指标A的计算公式为:
其中,TFault为故障发生时刻,TTVSIr为故障清除后电压首次恢复到故障后稳定电压值的时刻或仿真结束时刻;Vs为故障后稳态电压值。
进一步的,根据预设规则对所述区域电网划分为N个电磁环网片区;
根据预设规则计算多个局部点负荷指标;
根据所述多个局部点负荷指标计算获得片区负荷综合指标;
根据所述片区负荷综合指标以及所述暂态电压曲线,计算获得第二评估指标。
进一步的,所述局部点符合指标在该局部点给定的感应电动机占比和总负荷量下的计算公式为:
其中,所述pload-ge为给定片区各个负荷点的感应电动机占比;所述L为给定片区总负荷量值;所述pload-ge为给定片区各个负荷点的感应电动机占比;所述L为给定片区总负荷量值;Δpload-ge为给定的pload-ge0与相邻的pload-ge1的差值;ΔL为给定的L0与相邻的L1之间的差值;ΔV为根据pload-ge0和L0以及pload-ge1和L1两种给定情形对应的暂态电压曲线第一摆的电压谷底值;
所述片区负荷综合指标为:
所述第二评估指标B的计算公式为:
其中,Vfist,mini,i(Pshock)为暂态电压曲线中第i个节点在曲线第一摆中的电压值。
进一步的,对故障后稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,s;
对故障前稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,0;
根据所述TVSIr,s以及TVSIr,0所述计算获得第三评估指标;
所述第三评估指标C的计算公式为:
其中,
所述TFault为故障发生时刻,TTVSIr为故障清除后电压首次恢复到故障后稳定电压值的时刻或仿真结束时刻;Vs为故障后稳态电压值,V0为故障前稳态电压值;V(t)为暂态电压曲线。
所述一种区域电网混叠型电压失稳评估系统包括:
典型运行方式设定单元,所述典型运行方式设定单元用于根据区域电网特点以及历史负荷变动数据,设定典型运行方式;
故障监测采集单元,所述故障监测采集单元用于在所述典型运行方式下对该区域电网进行仿真,实时扫描区域电网大功率缺失是否引起预设的故障,并实时监测采集所述区域电网中各发电机组的功角及感应电动机电压;
所述故障监测采集单元用于当发生所述预设的故障时,根据预设规则识别振荡中心;
评估指标计算单元,所述评估指标计算单元用于根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标;
评估结果生成单元,所述评估结果生成单元用于根据预先设定的所述多个评估指标的权重进行加权计算,获得所述评估结果。
进一步的,所述评估指标计算单元用于根据故障对应的监视数据,提取故障中功率缺失点所在区域到振荡中心之间的所有母线电压节点的电压值;
所述评估指标计算单元用于根据每一个电压节点的电压值,生成对应的暂态电压曲线。
进一步的,所述评估指标计算单元用于对所述每一个暂态电压曲线进行PRONY分析,并生成所述暂态电压曲线对应的振荡谷底数值离散函数;
所述评估指标计算单元用于对所述振荡谷底数值离散函数进行一元对数函数的回归分析,获得谷底点函数;
所述评估指标计算单元用于对所述谷底点函数通过预设规则进行积分,获得第一评估指标。
进一步的,所述评估指标计算单元用于根据预设规则对所述区域电网划分为N个电磁环网片区;
所述评估指标计算单元用于根据预设规则计算多个局部点负荷指标;
所述评估指标计算单元用于根据所述多个局部点负荷指标计算获得片区负荷综合指标;
所述评估指标计算单元用于根据所述片区负荷综合指标以及所述暂态电压曲线,计算获得第二评估指标。
进一步的,所述评估指标计算单元用于对故障后稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,s;
所述评估指标计算单元用于对故障前稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,0;
所述评估指标计算单元用于根据所述TVSIr,s以及TVSIr,0所述计算获得第三评估指标。
本发明的有益效果为:本发明的技术方案,给出了一种区域电网混叠型电压失稳评估方法及系统,所述方法及系统在考虑功角稳定性的同时,考虑电压失稳的多个因素,通过在设定与运行方式下仿真,并根据预设规则计算获得多个因素对应的指标,综合获得电压失稳评估结果;所述方法及系统解决了功角稳定和电压稳定难以区分评估判断,在考虑功角稳定的情况下,剥离出电压失稳造成的影响,为对电压失稳进行针对性措施提供了依据和指导。
附图说明
通过参考下面的附图,可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式:
图1为本发明具体实施方式的一种区域电网混叠型电压失稳评估方法的流程图;
图2为本发明具体实施方式的一种区域电网混叠型电压失稳评估系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式,然而,本发明可以用许多不同的形式来实施,并且不局限于此处描述的实施例,提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中,相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明,此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外,可以理解的是,以通常使用的词典限定的术语,应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种区域电网混叠型电压失稳评估方法的流程图;如图1所示,所述方法包括:
步骤110,根据区域电网特点以及历史负荷变动数据,设定典型运行方式;
本实施例中,所述典型运行方式指严重情况运行方式,为了模拟极端或严重的运行情况下电压失稳情况,根据具体电网的拓扑结构、直流落点和对外交流电气结构连接情况,以及历史负荷变动,设定典型运行方式;所述典型运行方式指严重情况运行方式。例如,对于一个区域电网,对外的多个电流线路,所有的电流流向均是向该区域电网流向的,使得该区域的受电功率大,运行方式严重。
步骤120,在所述典型运行方式下对该区域电网进行仿真,实时扫描区域电网大功率缺失是否引起预设的故障,并实时监测采集所述区域电网中各发电机组的功角及感应电动机电压;
步骤130,当发生所述预设的故障时,根据预设规则识别振荡中心;
利用振荡发生过程中,振荡中心电压有效值总是电网中电压最低点的定义,识别出振荡中心所在线路或串联型线路。本实施例中,监视量测电压,设电压点跌落至0.75p.u.以下为振荡中心关注电压。
步骤140,根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标;
根据故障对应的监视数据,提取故障中功率缺失点所在区域到振荡中心之间的所有母线电压节点的电压值;
根据每一个电压节点的电压值,生成对应的暂态电压曲线。
进一步的,对所述每一个暂态电压曲线进行PRONY分析,并生成所述暂态电压曲线对应的振荡谷底数值离散函数;
进一步,整理得f(t)=-Aie-λt;
对所述振荡谷底数值离散函数进行一元对数函数的回归分析,获得谷底点函数;
所述谷底点函数为:Vtrough-curve(t)=a*logbt+c;
其中,a>0,b>0,b≠1,所述a、b以及c通过对振荡谷底数值离散函数进行回归分析获得;
对所述谷底点函数通过预设规则进行积分,获得第一评估指标。
所述第一评估指标A的计算公式为:
其中,TFault为故障发生时刻,TTVSIr为故障清除后电压首次恢复到故障后稳定电压值的时刻或仿真结束时刻;Vs为故障后稳态电压值。
进一步的,根据预设规则对所述区域电网划分为N个电磁环网片区;
根据预设规则计算多个局部点负荷指标;
所述局部点符合指标在该局部点给定的感应电动机占比和总负荷量下的计算公式为:
其中,Δpload-ge为给定的pload-ge0与相邻的pload-ge1的差值;ΔL为给定的L0与相邻的L1之间的差值;ΔV为根据pload-ge0和L0以及pload-ge1和L1两种给定情形对应的暂态电压曲线第一摆的电压谷底值;
本实施例中,pload-ge为为给定片区各个负荷点的感应电动机占比;取35%、50%、65%、70%四个离散值;所述L为给定片区总负荷量值;
根据所述多个局部点负荷指标计算获得片区负荷综合指标;
所述片区负荷综合指标为:
根据所述片区负荷综合指标以及所述暂态电压曲线,计算获得第二评估指标。
所述第二评估指标B的计算公式为:
其中,Vfist,mini,i(Pshock)为暂态电压曲线中第i个节点在曲线第一摆中的电压值。
进一步的,对故障后稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,s;
对故障前稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,0;
根据所述TVSIr,s以及TVSIr,0所述计算获得第三评估指标;
所述第三评估指标C的计算公式为:
其中,
TTVSIr是故障清除后电压首次恢复到故障后稳定电压值的时刻;若故障清除后电压不能达到稳态,则TTVSIr定为仿真结束时刻。TFault是故障发生时刻。V(t)是暂态电压曲线。Vs是故障后稳态电压值;若仿真结束时没有进入稳态,则用Vs振荡曲线的平均值近似(例如始终时一个高频度的振荡值)。V0是故障前的稳态电压值。
TVSIr,s的大小取决于电压跌落的幅度和持续时间,受同步发电机、动态无功设备的无功注入以及动态负荷、HVDC无功消耗的影响。TVSIr,s能够反映母线的低电压恢复能力,TVSIr,s的值越小,则说明母线的低电压恢复能力越好。(案例:极端情况下,发生电压崩溃,则,TVSIr,s的值达到最大);TVSIr,0的数值变化趋势与TVSIr,s,但是数据值均小于TVSIr,s,极端情况下,当发生电压崩溃时,TVSIr,0为负值。
步骤150,根据预先设定的所述多个评估指标的权重进行加权计算,获得所述评估结果。
本实施例中,根据不同的区域电网的结构及历史负荷变动,确定其权重值,通过权重加权计算,获得评估结果,将评估结果与预设的多个阶段的阈值进行比较,确定该评估结果对应的电压失稳程度。
图2为本发明具体实施方式的一种区域电网混叠型电压失稳评估系统的结构图。如图2所示,所述系统包括:
典型运行方式设定单元210,所述典型运行方式设定单元210用于根据区域电网特点以及历史负荷变动数据,设定典型运行方式;
故障监测采集单元220,所述故障监测采集单元220用于在所述典型运行方式下对该区域电网进行仿真,实时扫描区域电网大功率缺失是否引起预设的故障,并实时监测采集所述区域电网中各发电机组的功角及感应电动机电压;
所述故障监测采集单元220用于当发生所述预设的故障时,根据预设规则识别振荡中心;
评估指标计算单元230,所述评估指标计算单元230用于根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标;
评估结果生成单元240,所述评估结果生成单元240用于根据预先设定的所述多个评估指标的权重进行加权计算,获得所述评估结果。
进一步的,所述评估指标计算单元230用于根据故障对应的监视数据,提取故障中功率缺失点所在区域到振荡中心之间的所有母线电压节点的电压值;
所述评估指标计算单元230用于根据每一个电压节点的电压值,生成对应的暂态电压曲线。
进一步的,所述评估指标计算单元230用于对所述每一个暂态电压曲线进行PRONY分析,并生成所述暂态电压曲线对应的振荡谷底数值离散函数;
所述评估指标计算单元230用于对所述振荡谷底数值离散函数进行一元对数函数的回归分析,获得谷底点函数;
所述评估指标计算单元230用于对所述谷底点函数通过预设规则进行积分,获得第一评估指标。
进一步的,所述评估指标计算单元230用于根据预设规则对所述区域电网划分为N个电磁环网片区;
所述评估指标计算单元230用于根据预设规则计算多个局部点负荷指标;
所述评估指标计算单元230用于根据所述多个局部点负荷指标计算获得片区负荷综合指标;
所述评估指标计算单元230用于根据所述片区负荷综合指标以及所述暂态电压曲线,计算获得第二评估指标。
进一步的,所述评估指标计算单元230用于对故障后稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,s;
所述评估指标计算单元230用于对故障前稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,0;
所述评估指标计算单元230用于根据所述TVSIr,s以及TVSIr,0所述计算获得第三评估指标。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤,而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系,除非文中有明确的限定,否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本公开的各个部件实施例可以以硬件实现,或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现,或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如,计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上,或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到,或者在载体信号上提供,或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中,这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
以上所述仅是本公开的具体实施方式,应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本公开精神的前提下,可以作出若干改进、修改、和变形,这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (12)
1.一种区域电网混叠型电压失稳评估方法,其特征在于,所述方法包括:
根据区域电网特点以及历史负荷变动数据,设定典型运行方式;
在所述典型运行方式下对该区域电网进行仿真,实时扫描区域电网大功率缺失是否引起预设的故障,并实时监测采集所述区域电网中各发电机组的功角及感应电动机电压;
当发生所述预设的故障时,根据预设规则识别振荡中心;
根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标;
根据预先设定的所述多个评估指标的权重进行加权计算,获得所述评估结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标,包括:
根据故障对应的监视数据,提取故障中功率缺失点所在区域到振荡中心之间的所有母线电压节点的电压值;
根据每一个电压节点的电压值,生成对应的暂态电压曲线。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:
对所述每一个暂态电压曲线进行PRONY分析,并生成所述暂态电压曲线对应的振荡谷底数值离散函数;
对所述振荡谷底数值离散函数进行一元对数函数的回归分析,获得谷底点函数;
对所述谷底点函数通过预设规则进行积分,获得第一评估指标。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:
根据预设规则对所述区域电网划分为N个电磁环网片区;
根据预设规则计算多个局部点负荷指标;
根据所述多个局部点负荷指标计算获得片区负荷综合指标;
根据所述片区负荷综合指标以及所述暂态电压曲线,计算获得第二评估指标。
8.一种区域电网混叠型电压失稳评估系统,其特征在于,所述系统包括:
典型运行方式设定单元,所述典型运行方式设定单元用于根据区域电网特点以及历史负荷变动数据,设定典型运行方式;
故障监测采集单元,所述故障监测采集单元用于在所述典型运行方式下对该区域电网进行仿真,实时扫描区域电网大功率缺失是否引起预设的故障,并实时监测采集所述区域电网中各发电机组的功角及感应电动机电压;
所述故障监测采集单元用于当发生所述预设的故障时,根据预设规则识别振荡中心;
评估指标计算单元,所述评估指标计算单元用于根据所述故障对应的监视数据以及所述振荡中心对应参数,通过预设规则计算多个评估指标;
评估结果生成单元,所述评估结果生成单元用于根据预先设定的所述多个评估指标的权重进行加权计算,获得所述评估结果。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于:
所述评估指标计算单元用于根据故障对应的监视数据,提取故障中功率缺失点所在区域到振荡中心之间的所有母线电压节点的电压值;
所述评估指标计算单元用于根据每一个电压节点的电压值,生成对应的暂态电压曲线。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于:
所述评估指标计算单元用于对所述每一个暂态电压曲线进行PRONY分析,并生成所述暂态电压曲线对应的振荡谷底数值离散函数;
所述评估指标计算单元用于对所述振荡谷底数值离散函数进行一元对数函数的回归分析,获得谷底点函数;
所述评估指标计算单元用于对所述谷底点函数通过预设规则进行积分,获得第一评估指标。
11.根据权利要求9所述的系统,其特征在于:
所述评估指标计算单元用于根据预设规则对所述区域电网划分为N个电磁环网片区;
所述评估指标计算单元用于根据预设规则计算多个局部点负荷指标;
所述评估指标计算单元用于根据所述多个局部点负荷指标计算获得片区负荷综合指标;
所述评估指标计算单元用于根据所述片区负荷综合指标以及所述暂态电压曲线,计算获得第二评估指标。
12.根据权利要求9所述的系统,其特征在于:
所述评估指标计算单元用于对故障后稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,s;
所述评估指标计算单元用于对故障前稳态电压值与暂态电压曲线的差值进行积分,获得TVSIr,0;
所述评估指标计算单元用于根据所述TVSIr,s以及TVSIr,0所述计算获得第三评估指标。
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