申请/专利权人：东北电力大学;国网辽宁省电力有限公司

申请日：2023-09-07

公开（公告）日：2023-12-08

公开（公告）号：CN117200316A

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/48;H02J3/06;H02J3/24;G06F17/15

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2023.12.08#公开

摘要：本发明公开了一种基于绝对坐标系下单机能量的电力系统暂态稳定分析方法，属于电网分析与控保技术领域，包括构建单机无穷大系统的单机能量函数，发电机不同运行方式下的临界能量特性解析以及构建基于单机能量函数的发电机稳定度指标等步骤。通过研究发电机能量与稳态潮流之间的关联关系，利用不同运行方式下发电机组临界能量近似为一恒值的特点，提出一种暂态稳定判别及量化评估方法，该方法简单明了，计算方便，且突破了能量函数法在运方多变场景下的局限性，通过该方法实现对电力系统暂态稳定性的准确判别。

主权项：1.基于绝对坐标系下单机能量的电力系统暂态稳定分析方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，步骤一、通过量测获得发电机的惯量、发电机的相对角速度、绝对坐标系下发电机稳态时的绝对功角、绝对坐标系下故障切除时发电机的功角、发电机的电磁功率、发电机的机械功率；步骤二、通过单机无穷大系统受扰后的暂态能量函数以及步骤一获得的各参数获得系统受扰后的暂态能量Vt；步骤三、通过量测获得发电机出口母线到故障点所包含的支路数、各支路相角差、各母线的有功功率；步骤四、通过单机无穷大系统的稳态能量公式以及步骤一和步骤三获得的各参数获得单机无穷大系统的稳态能量Vs；步骤五、单机无穷大系统中发电机的能量函数V表示为： 式中，M表示发电机的惯量；ω表示发电机的相对角速度；δ0表示发电机稳态时的绝对功角；δc表示故障切除时发电机的功角；Peδ表示发电机的电磁功率；Pm表示发电机的机械功率；δ0表示发电机稳态时的绝对功角；n为发电机出口母线到故障点所包含的支路数；δi和δj分别为i-j支路相角差；Piδ为母线i的有功功率；Pe表示发电机稳态下的有功功率；发电机的暂态能量由发电机故障后的轨迹决定，稳态能量由其初始的稳定状态决定；通过步骤二和步骤四获得的单机无穷大系统暂态能量和单机无穷大系统的稳态能量获得单机无穷大系统中发电机的能量；步骤六、对发电机不同运行方式下的临界能量特性进行解析单机无穷大系统中发电机在临界状态下的能量Vcr表示为： 式中，δcr表示发电机的临界切除角，δu表示发电机转子的不稳定平衡点，Pm表示发电机的机械功率，Peδ表示电机的电磁功率；当系统发生三相短路故障时，故障期间发电机的电磁功率降至0，故障清除后的功角曲线与未受扰动时的功角曲线相同，因此发电机的电磁功率表示为： 式中，xd表示同步电抗；E表示发电机内电势；U表示机端电压，发电机稳态时有功出力不同影响δ0的数值，认为Pm恒定，因此，发电机在临界状态下的能量Vcr认定为是以δ0为自变量的函数；通过离线系统仿真获得单机无穷大系统中发电机在临界状态下的能量Vcr；步骤七、构建基于单机能量函数的发电机稳定度指标在单机无穷大系统的不同运行工况下，同步发电机的临界能量认定为一恒定值，不受其初始有功出力的影响，利用这一性质，定义发电机稳定度指标StabilityIndex，SI为： 通过式中SI的结果判别发电机是否失稳：当SI＞0时，则该机组受扰后的能量未超过临界能量，判定此时该机组稳定，并且SI的数值越大，则其距离临界点越远，稳定程度也越高；当SI≤0时，则该机组受扰后的能量已超过或等于临界能量，判定为机组失稳，进行故障清除；在故障清除后，重复步骤一至步骤七，重新获得SI的计算结果，实现对发电机的稳定判别及稳定量化评估。

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