一种基于暂态稳定测度指标的参数影响程度分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于暂态稳定测度指标的参数影响程度分析方法。
【背景技术】
[0002] 当前，由于社会经济的快速发展，电能需求不断增长，电网互联规模越来越大。这 一方面促进了电网的大力发展，但随着电网规模的扩大，网络结构和电源分布也变得更加 复杂，从而使得电网运行方式越来越复杂，影响电网安全稳定运行的因素增多，保证系统安 全可靠运行的难度增大，电网的安全稳定问题更加突出，稳定破坏对电力系统和社会经济 造成的影响也越大，这都对电网稳定分析与控制提出了新的挑战和更高的要求。
[0003] 为了保证电网运行的安全稳定和经济高效，必须要制定合理的运行方式，而运行 方式的制定是以仿真计算为基础和基本依据的，因此仿真计算结果准确与否，直接关系到 电网调度控制决策的正确性和科学性。影响仿真计算结果的因素众多，同步发电机（包括 其励磁调节系统和转速调节系统）、主变压器、线路、综合负荷等元件模型及参数是构成电 力系统的基础，对电网仿真计算的结果产生直接的影响。因此，电力系统元件参数是否准确 是关键因素。为了保证仿真计算结果的准确性和可信赖性，一方面应当有准确可靠的元件 参数；另一方面，任何元件参数的准确性都是相对的，因而就必须能够把握不同元件参数对 仿真结果的影响程度，从而可以据此对仿真结果的准确性和可以信赖的程度做出判断和评 估。因此，研究电力系统元件参数对电力系统暂态稳定性的影响具有重要的理论意义和实 际工程价值。
[0004] 故障极限切除时间、断面极限控制功率等是衡量电力系统暂态稳定水平的常用指 标，以往研究中，通过分析各种因素对以上常用指标的影响情况，进而得到其对系统暂态稳 定性的影响规律性。而这些常用指标对某些元件参数的变化不敏感，即对元件参数的灵敏 度并不高，很难体现元件参数对系统暂态稳定性的影响程度。针对上述情况，通过分析功角 和电压动态轨迹特征量与系统稳定性之关系的基础上，提供了一种基于暂态稳定测度指标 的参数影响程度分析方法，该方法能详细直观地反映元件参数对暂态稳定性的影响程度。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是，针对常用的衡量暂态稳定水平指标对某些元件参数 的灵敏度并不高，且很难直观地反映元件参数对暂态稳定性影响程度的情况，提供一种基 于暂态稳定测度指标的参数影响程度分析方法，实现了元件参数对暂态稳定性影响程度的 定量评价，为电网的安全稳定运行、发展规划、运行调度提供参考。
[0006] 本发明的技术解决方案为：
[0007] -种基于暂态稳定测度指标的参数影响程度分析方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤一：在所研究的电网中，选取功角监测点和电压监测点；
[0009] 步骤二：定义电力系统的暂态稳定测度指标，包括与参数对应的功角稳定测度指 和电压稳定测度指标Sv、功角综合评价指标τιδ和电压综合评价指标η^功角综合 评价指标ηδ和电压综合评价指标η￥用于表征研究参数对暂态稳定性影响程度；
[0010] 参数第i次变化后的功角稳定测度指标表示为s5l，其计算公式为：
[0012] 其中，i= 0, 2, . . .，η，?\为故障后功角第一次恢复至初始稳态值的时间，δ。为功 角初始稳态值，si(t)为参数第i次变化后的功角轨迹曲线；
[0013] 参数第i次变化后的电压稳定测度指标表示为SV1，其计算公式为：
[0015] 其中，i= 0, 2, . . .，别是故障切除时刻和电压恢复至0. 9V。对应的时刻，V。是电压初始稳态值，VJt)为参数第i次变化后的电压轨迹曲线；
[0016]功角综合评价指标ηδ和电压综合评价指标ηv的计算公式分别为：
[0019]其中，η是参数变化的总次数；S；i。和Sv。分别表示i=0,即参数未变化，参数大小 等于其初始值时的功角和电压稳定测度指标值；
[0020] 步骤三：通过潮流计算得到功角监测点的功角初始稳态值δ。和电压监测点的电 压初始稳态值％;然后进行暂态稳定计算，得到i= 〇,即参数未变化，参数大小等于其初始 值时的功角曲线Mt)和电压轨迹曲线vjt);
[0021] 步骤四：在初始值上下以设定步长改变某一研究参数，保持其它参数不变，参数变 化的总次数为η;在每一次改变该研究参数后，进行一次暂态稳定计算，得到功角轨迹曲线 SJt)和电压轨迹曲线1(〇，1 = 1，2，...，η;每改变一次研究参数后，都需要产生一次与 之前相同的故障设置，然后再进行暂态稳定计算。
[0022] 步骤五：由公式（1)、（2)、⑶和⑷计算得到该研究参数对应的功角综合评价指 标ηδ和电压综合评价指标ην，获得该研究参数对暂态稳定性影响程度；
[0023]步骤六：根据步骤四和步骤五中的方法，依次计算每一个研究参数对应的功角综 合评价指标ηδ和电压综合评价指标ην;比较各研究参数对应的功角综合评价指标ηδ和 电压综合评价指标ην大小，得到各研究参数对暂态稳定性影响程度的相对大小。
[0024]所述步骤一中，选取电网中稳定性最薄弱的区域，将该区域的发电机功角作为功 角监测点，将该区域的变电站母线电压作为电压监测点。
[0025]所述步骤四中，参数变化的总次数η= 2,所述设定步长为10%参数初始值。
[0026]所述研究参数为电力系统中同步发电机、调速器、励磁系统、输电线路、变压器或 负荷的参数。
[0027] 同步发电机参数包括：直轴、交轴同步电抗、直轴暂态电抗、直轴、交轴次暂态电 抗、转子惯性时间常数、直轴开路暂态时间常数、直轴、交轴开路次暂态时间常数；
[0028]调速器参数包括：调差系数、伺服机构时间常数、死区、量测环节放大倍数、软负反 馈放大倍数、软负反馈时间常数、水锤效应时间常数、蒸汽容积时间常数、中间过热系数；
[0029] 励磁系统参数包括：量测时间常数、功率放大增益、功率放大时间常数、串联校正 直流增益、串联校正时间常数、整流器负荷系数；
[0030] 输电线路参数包括：线路电阻、线路电抗、线路对地电容；
[0031] 变压器参数包括：绕组电抗、绕组变比；
[0032] 负荷参数包括：转子电阻；定子、转子电抗；定子开路转子回路时间常数；转子惯 性时间常数；初始滑差。
[0033] 所述故障的设置、潮流计算以及暂态稳定计算均通过PSASP实现。
[0034] 本发明使用了电力系统综合分析程序PSASP和MATLAB。其中电力系统的故障设 置、潮流计算以及暂态稳定计算是在综稳程序PSASP中进行的，之后将仿真结果数据导入 至MATLAB中求取暂态稳定测度指标及综合评价指标。
[0035] 有益效果：
[0036] 1、使用该方法能够详细直观地体现元件参数对系统暂态稳定性的影响程度，克服 了故障极限切除时间、断面极限控制功率等常用的衡量暂态稳定水平指标对某些元件参数 的灵敏度不高所存在的不足，实现了元件参数对暂态稳定性影响程度的定量评价，为分析 元件参数对暂态稳定性的影响程度提供新的思路。
[0037] 2、使用该方法能够明确各元件参数对暂态稳定性的影响程度及其影响规律性，这 可为指导电网运行及采取有效的控制措施提供一定的参考价值，为确保电网的安全稳定运 行和可靠供电奠定基础。
[0038] 3、使用该方法能够把握不同元件参数对仿真结果的影响程度，从而可以据此对仿 真结果的准确性和可以信赖的程度做出判断和评估，而仿真计算结果准确与否，直接关系 到电网调度控制决策的正确性和科学性，因而根据该方法的分析结果，可为电网的调度运 行提供决策参考依据。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明暂态功角稳定测度指标示意图；
[0040] 图2为本发明暂态电压稳定测度指标示意图；
[0041 ] 图3为本发明方法流程图；
[0042] 图4为实施例1中A省电网架构示意图；
[0043] 图5为实施例1功角轨迹变化曲线；
[0044] 图6为实施例1电压轨迹变化曲线。
【具体实施方式】
[0045] 以下结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的具体说明。
[0046] 本发明方法及原理为：
[0047] (1)、选取所研究的电网中的功角和电压监测点。
[0048] 选取的监测点能一定程度上反映研究电网的稳定性状况，如：地区i是所研究的 电网中稳定性最薄弱的区域，那么该区域的稳定性水平能反映所研究的电网的稳定性状 况，从而可以选取该区域的发电机功角作为功角监测点，选取该区域的变电站母线电压作 为电压监测点。
[0049] (2)、计算系统监测点的功角初值δ。和电压初值V。以及功角轨迹曲线δ⑴和电 压轨迹曲线V(t)。
[0050] 通过潮流计算得到监测点的功角初值δ。和电压初值V。;然后暂态稳定计算得到 功角轨迹曲线S(t)和电压轨迹曲线V(t)。
[0051] (3)、定义电力系统的暂态稳定测度指标并计算其值：
[0052] 电力系统发生严重故障时，故障后发电机功角的第一摆幅值与周期和电压的跌落 程度与恢复时间对系统暂态稳定性具有重要影响。对功角而言，为综合考虑第一摆幅值和 周期对暂态稳定性的影响，以功角变化曲线相对稳态值在第一摆周期内形成的上半曲面面 积作为新的功角稳定测度指标，该曲面面积如图1功角曲线图中的阴影部分，将该面积记 为S；；，其计算公式如下。
[0054] 式（1)中，?\是故障后功角第一次恢复至初始稳态值的时间，简记为初次恢复时 间，δ。是功角的稳态值。
[0055] 不难知道，功角初次恢复时间与功角第一摆周期是正相关的，第一摆周期越小，功 角初次恢复时间也就越短，恢复得越快；第一摆周期越大，功角初次恢复时间也就越长，恢 复得越慢。因此，当功角第一摆幅值和周期减小时，S5也相应地减小，功角稳定性水平提高； 当功角第一摆幅值和周期增大时，S5也相应地增大，功角稳定性水平降低。因此，Sδ的变 化能在一定程度上反映功角稳定性的变化情况，Sδ变化越大，对功角稳定性的影响程度也 越大，反之也就越小。
[0056] 同样地，对电压而言，为综合考虑电压的跌落程度和恢复时间对暂态稳定性的影 响，以电压变化曲线相对电压恢复值（一般取〇. 9pu) (0. 9pu为标么值，是电力系统分析和