一種基于一階降維相軌跡的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)，更具體地設(shè)及一種基于一階降維相軌 跡的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生不同的故障或者擾動(dòng)，如短路故障、斷線故障等，在 故障發(fā)生時(shí)，電力系統(tǒng)中的自動(dòng)控制裝置會(huì)感知到故障的發(fā)生，并自動(dòng)切除故障，將故障隔 離；在故障排除或消失后，采取如重合閩、自動(dòng)并網(wǎng)等措施恢復(fù)供電；通過(guò)已有的監(jiān)視控制 和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA，調(diào)度人員能夠指導(dǎo)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括故障的發(fā)生和消 失等相關(guān)信息。
[0003] 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，受到一個(gè)大的擾動(dòng)后，能從原來(lái) 的運(yùn)行狀態(tài)，不失同步地過(guò)渡到一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)，并在新的運(yùn)行狀態(tài)下穩(wěn)定地運(yùn)行。電 力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定一直是研究人員所關(guān)注的重大問(wèn)題，電力系統(tǒng)的行為可W用一系列的微 分-代數(shù)方程來(lái)表征，理論上來(lái)講，只要求解出該些方程，即可得到系統(tǒng)狀態(tài)量對(duì)于時(shí)間的 軌跡，從而判斷出該系統(tǒng)的穩(wěn)定性；但是要求解該樣的方程是非常困難的，隨著系統(tǒng)的越發(fā) 復(fù)雜，規(guī)模越發(fā)龐大，此任務(wù)的難度更是大大地增加。
[0004]目前，常用的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法有時(shí)域仿真法，基于李雅普諾夫能量函數(shù)的直接 法，W擴(kuò)展等面積法則為代表的系統(tǒng)等值法，W及W人工智能算法為指導(dǎo)的暫穩(wěn)分析方法 等，但是該些方法都存在著各自的缺點(diǎn)，如速度較慢，對(duì)主導(dǎo)模式依賴(lài)性大等。
[0005] 隨著廣域測(cè)量系統(tǒng)（WideAreaMeasurementSystem,WAM巧在電力系統(tǒng)中的普 及應(yīng)用，出現(xiàn)了不少基于WAMS的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析研究。孫聞等在期刊《電網(wǎng)技術(shù)》 2009, 33(14): 16-20發(fā)表的《電力系統(tǒng)在線暫態(tài)穩(wěn)定分析方法》通過(guò)將多機(jī)系統(tǒng)的搖擺過(guò)程 映射為1維坐標(biāo)軸上的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)映射后的運(yùn)動(dòng)量變化情況給出了一種實(shí)用的穩(wěn)定 判據(jù)，但是該種方法需要同時(shí)觀察a和V兩條曲線，運(yùn)用起來(lái)十分不便；謝歡等在期刊《中 國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2006, 26(05) : 38-42中發(fā)表的《基于相軌跡凹凸性的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 識(shí)別》提出了一種利用發(fā)電機(jī)功角5和角速度《所組成的相平面來(lái)分析系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 的新方法，證明了二維系統(tǒng)的相圖凹凸性暫態(tài)穩(wěn)定性識(shí)別理論，并給出了新的判據(jù)，但是該 種方法對(duì)主導(dǎo)模式的依賴(lài)性很大。而在暫態(tài)過(guò)程中，主導(dǎo)失穩(wěn)模式很有可能發(fā)生變化，該時(shí) 可能會(huì)造成誤判。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于一階降維相軌跡的電力系統(tǒng)暫 態(tài)穩(wěn)定性判別方法。該方法基于WAMS系統(tǒng)，對(duì)在n維功角空間中的功角軌跡進(jìn)行降維變 換，將多機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡映射為一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，利用映射變換后的運(yùn)動(dòng)參數(shù)構(gòu)成新的相 平面，通過(guò)觀察相平面中軌跡的幾何特征進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判別，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確 的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別。優(yōu)點(diǎn)是：降維變換去除了各發(fā)電機(jī)中對(duì)功角失穩(wěn)沒(méi)有貢獻(xiàn)的 成分，而且不需要分群，避免了分群錯(cuò)誤造成的誤判，能夠快速有效地判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定 性。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于一階降維相軌跡的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別方法，該方法包含下列步 驟；
[0009] a、電力系統(tǒng)故障在t=tj時(shí)刻消失，取t時(shí)刻WAMS系統(tǒng)記錄的電力系統(tǒng)中第i臺(tái) 發(fā)電機(jī)的功角Si和角速度《 1，i= 1、2、…、n，n為電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)的臺(tái)數(shù)；
[0010] b、將t時(shí)刻功角5濟(jì)角速度變換為相對(duì)于系統(tǒng)慣量中屯、C0I的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于一階降維相軌跡的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，該方法包 含下列步驟； a、 電力系統(tǒng)故障在t = h時(shí)刻消失，取t時(shí)刻WAMS系統(tǒng)記錄的電力系統(tǒng)中第i臺(tái)發(fā) 電機(jī)的功角δ JP角速度ω p i = 1、2、···、!!，η為電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)的臺(tái)數(shù)； b、 將t時(shí)刻功角δ i和角速度ω i變換為相對(duì)于系統(tǒng)慣量中心COI的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：
/，Mi為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的 慣性時(shí)間常數(shù)，Θ i為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)相對(duì)于COI的功角，黽為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)相對(duì)于COI的角 速度； c、 計(jì)算t時(shí)刻經(jīng)過(guò)一階降維的一維角R、一維角速度V和一維角加速度a :
d、 當(dāng)V小于零時(shí)，令t = t+Δ?，At為WAMS的采樣間隔時(shí)間，返回步驟a ;否則，進(jìn)行 步驟e :
當(dāng)時(shí)，令t = t+At，返回步驟a ;否則判斷系統(tǒng)失穩(wěn)，并記錄下當(dāng)前時(shí)刻t。 dR
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于一階降維相軌跡的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別方法，涉及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)。該方法基于WAMS系統(tǒng)，對(duì)在n維功角空間中的功角軌跡進(jìn)行降維變換，將多機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡映射為一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，利用映射變換后的運(yùn)動(dòng)參數(shù)構(gòu)成新的相平面，通過(guò)觀察相平面中軌跡的幾何特征進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判別，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別。優(yōu)點(diǎn)是：降維變換去除了各發(fā)電機(jī)中對(duì)功角失穩(wěn)沒(méi)有貢獻(xiàn)的成分，而且不需要分群，避免了分群錯(cuò)誤造成的誤判，能夠快速有效地判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。
【IPC分類(lèi)】H02J3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104836225
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510053822
【發(fā)明人】岑炳成, 黃涌, 劉滌塵, 廖清芬, 晏陽(yáng), 唐昱恒, 唐飛
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日