[发明专利]基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法

摘要

本发明公开了一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法，该方法包括：构造包含发电机三阶模型，电动机简化一阶模型的结构保持型能量函数；判断主导负荷母线，对主导负荷母线除外的系统其余部分作戴维南等值，通过电动机的转矩平衡方程得到电压型主导不稳定平衡点的滑差初始值；以滑差初始值作为迭代初值，其余变量的初值为故障后稳定平衡点的值，通过牛顿‑拉夫逊法迭代得到电压型主导不稳定平衡点；将主导不稳定平衡点的值带入能量函数表达式，得到维持系统电压稳定的临界能量值，用于判断系统的暂态电压稳定性。该发明在结合所提出能量函数和得到的主导不稳定平衡点后，可以有效预测系统维持暂态电压稳定的极限切除时间。

主权项

1.一种基于启发式能量函数法的电力系统暂态电压稳定性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构造结构保持型能量函数，所述结构保持型能量函数包含发电机三阶模型以及电动机简化一阶模型；S2、判断主导负荷母线，对所述主导负荷母线除外的电力系统其余部分作戴维南等值，通过电动机的转矩平衡方程得到电压型主导不稳定平衡点的滑差初始值；S3、以所述滑差初始值作为迭代初值，其余变量的初值为故障后稳定平衡点的值，通过牛顿‑拉夫逊法迭代得到电压型主导不稳定平衡点；S4、将所述主导不稳定平衡点的值带入所述结构保持型能量函数，得到维持电力系统暂态电压稳定的临界能量值，从而判断电力系统的暂态电压稳定性；其中，所述步骤S1具体为：S11、基于基尔霍夫电流定律，获得电力系统的电流守恒方程：YBUSVBUS‑IG+IL＝0其中，YBUS表示系统导纳矩阵，VBUS表示节点电压向量，IG表示发电机注入电流向量，IL表示负荷注入电流向量；S12、将上述电力系统的电流守恒方程的左右两边同乘以dVBUS，并且取虚部，沿着电力系统轨迹积分，得到表达式：上式中，n表示系统节点数，表示节点导纳矩阵的共轭，表示节点电压的共轭，V_i表示节点电压，表示发电机注入电流的共轭，表示负荷注入电流的共轭，同时，上式第一项表示电力系统的网络势能、上式第二项表示发电机部分能量、上式第三项表示负荷部分能量，其中，所述发电机三阶模型为：上式中，δi表示发电机功角，ωi表示发电机的角速度，T′doi表示发电机开路暂态时间常数，E′qi表示发电机q轴瞬态电势，Efdi表示发电机励磁电势，xdi表示发电机同步电抗，x′di表示发电机d轴暂态电抗，idi表示发电机d轴电流，Mi表示发电机惯性常数，Pmi表示发电机机械功率，Pei表示发电机电磁功率；而所述电动机简化一阶模型为：上式中，s表示电动机的滑差，Hm表示电动机的惯性常数，τm表示电动机的机械转矩，rR1表示电动机的转子电阻，rs表示电动机的定子电阻，xs表示电动机的定子电抗，xR1表示电动机的转子电抗，v表示电动机端母线电压；S13、对步骤S12得到的表达式进行积分，从而得到所述结构保持型能量函数的表达式如下所示：其中其中m表示发电机个数，n表示母线个数，Mi表示发电机惯性常数，ωi表示发电机的角速度，Pmi表示发电机机械功率，δi表示发电机功角，Pli表示系统的有功负荷，Q(Vi)表示系统的无功负荷，E′qi表示发电机q轴瞬态电势，Vi表示母线电压，Efdi(t)表示发电机励磁电势，Bij表示节点导纳矩阵的虚部，xdi表示发电机同步电抗，x′di表示发电机d轴暂态电抗，θi表示系统节点角度，而θij＝θi‑θj，xqi表示发电机q轴同步电抗，而X＝xs+xR1，Ixi表示电动机的x轴电流，Iyi表示电动机的y轴电流，上式中下标带有0的表示系统状态为故障后稳定平衡点的值。