电力系统暂态稳定性在线分析的分区合成方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种电力系统暂态稳定性在线分析的分区合 成方法及其装置，特别涉及一种基于广域测量系统的大电网暂态稳定在线分析的方法及其 装置。
【背景技术】
[0002] 基于离线数据的传统数字仿真方法和直接法在电力系统暂态稳定性分析领域已 经得到广泛应用，但实际在线应用时，这些方法往往会受到元件模型及参数取值误差的影 响。这些误差将会导致离线的数值仿真结果无法正确反映电力系统实际的动态过程。
[0003] 随着广域测量系统（WAMS)的推广应用，基于WAMS实时测量数据进行电力系统在 线暂态稳定分析与控制，受到越来越多关注。基于WAMS的在线暂态稳定分析方法，一般直 接利用相角测量单元（PMU)所测量的发电机功角数据来判断电力系统稳定。目前，这类 分析方法主要包括基于暂态能量函数（TEF)的轨迹相平面分析法和基于等面积法则的功 率-功角曲线分析法。这类分析方法计算量较小，无需离线数据和电力系统模型参数，能够 实现基于WAMS在线判断电力系统稳定性，因此具有良好的工程应用前景。
[0004] 但是，这些分析方法在进行稳定性判别的过程中，均需获得全部发电机组的功角 信息。在实际大电力系统中，考虑到WAMS数据采集频率高、数据量大的特点，实时获得全网 发电机数据会影响数据传输环节和分析计算的效率。此外，多数局部故障只与相关发电机 有关，实时获得的全网数据，必然存在大量冗余信息。
[0005] 为解决这一问题，现有技术是采用同调等值方法，对外部网络进行等值和简化，但 在线动态等值过程需要较长时间窗口的轨迹信息，且计算过程复杂，其稳定分析的精度受 到同调等值方法和电力系统失稳模式的影响。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种电力系统暂态稳定性在线分析的分区合成方法及其装置，本发 明基于广域测量系统数据实现，不受电力系统网络结构、电力系统模型以及参数限制，计算 过程简单，计算结果精度较高，详见下文描述：
[0007] -种电力系统暂态稳定性在线分析的分区合成方法，所述分区合成方法包括以下 步骤：
[0008] 根据nk台发电机组在电力系统实际运行时刻的动态响应数据，通过区域电网的调 度控制中心，基于广域测量系统获取区域电网暂态稳定分析特征量；
[0009] 将各区域电网的暂态稳定分析特征量传输至实际电网的全网调度控制中心，获取 全网暂态稳定分析特征量；
[0010] 通过二维一阶伴随系统分区-合成定理，合成全网二维一阶伴随系统特征向量。
[0011] 其中，所述动态响应数据包括：发电机的功角、转速、角加速度、转子惯性常数、电 磁功率和机械功率。
[0012] 所述区域电网暂态稳定分析特征量为：
[0013] 二维一阶伴随系统特征向量、区域电网惯性中心运动特征向量。
[0014] 进一步地，所述区域电网暂态稳定分析特征量还包括：
[0015] 区域电网内，由全部发电机惯性中心的角度和、角速度和、角加速度和组成的求和 向量。
[0016] 所述全网暂态稳定分析特征量为：
[0017] 二维一阶伴随电力系统特征向量、全网惯性中心运动特征向量。
[0018] 所述全网惯性中心运动特征向量等于各个区域电网惯性中心运动特征向量的合 成。
[0019] 进一步地，所述通过二维一阶伴随系统分区-合成定理，合成全网二维一阶伴随 系统特征向量的步骤具体为：
[0020] 通过全网暂态稳定分析特征量、求和向量合成全网二维一阶伴随系统特征向量。
[0021] 一种电力系统暂态稳定性在线分析的分区合成装置，所述分区合成装置包括：
[0022] 第一获取模块，用于根据nk台发电机组在电力系统实际运行时刻的动态响应数 据，通过区域电网的调度控制中心，基于广域测量系统获取区域电网暂态稳定分析特征 量；
[0023] 传输模块，用于将各区域电网的暂态稳定分析特征量传输至实际电网的全网调度 控制中心；
[0024] 第二获取模块，用于获取全网暂态稳定分析特征量；
[0025] 合成模块，用于通过二维一阶伴随系统分区-合成定理，合成全网二维一阶伴随 系统特征向量。
[0026] 所述合成模块包括：
[0027] 合成子模块，用于通过全网暂态稳定分析特征量、求和向量合成全网二维一阶伴 随系统特征向量。
[0028] 本发明是一种适用于广域测量系统的大电网区域稳定性分析实用化方法及其装 置，本发明不受网络结构、电力系统模型和参数的限制，能够准确地获得全网暂态稳定性分 析数据；本发明在判别电力系统稳定性时无需对区域电网进行动态等值和简化，因而规避 了等值方法带来的计算误差，具有较高的精确性，本发明的优点如下：
[0029] 1、本发明无需鉴别临界机群、网络等值或简化，保证了暂态稳定性识别计算过程 不受实际电力系统复杂失稳模式的影响；
[0030] 2、本发明的计算过程较少、且不受网络结构、电力系统模型和参数的限制，能够实 现在线分析电力系统的暂态稳定性；
[0031] 3、本发明能够有效提高电力系统暂态稳定性分析的计算速度和降低数据存储空 间，具备良好的实际工程应用前景。
【附图说明】
[0032] 图1为基于分区-合成分析方法的数据传递与在线稳定性分析架构示意图；
[0033] 图2为一种电力系统暂态稳定性在线分析的分区合成方法的流程图；
[0034] 图3为一种电力系统暂态稳定性在线分析的分区合成装置的结构示意图；
[0035] 图4为合成模块的示意图；
[0036] 图5为华北某电网算例系统拓扑结构图；
[0037] 图6为华北某电网算例系统全部发电机组的功角轨迹曲线示意图；
[0038] 图7(a)是京津唐电网、山西电网、河北南网对应的角半径-投影角速度相平面的 示意图；
[0039] 图7(b)是内蒙古电网、华北全网对应的角半径-投影角速度相平面的示意图。
[0040] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0041] 1 :第一获取模块； 2 :传输模块；
[0042] 3:第二获取模块； 4:合成模块；
[0043] 41 :合成子模块。
【具体实施方式】
[0044] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0045] 实施例1
[0046] 一种电力系统暂态稳定性在线分析的分区合成方法，参见图1和图2,包括以下步 骤：
[0047] 101:按照实际电网的地理位置和电气接线关系，将具有n台发电机的电力系统划 分为m个区域电网（A1, Ak…AJ，并定义各区域电网内发电机数为nk，k = 1，2, 一,nu
[0048] 102 :在区域电网Ak内，提取WAMS监测的n k台发电机组在电力系统实际运行时刻 t的动态响应数据；
[0049] 其中，动态响应数据具体包括：由WAMS中的相角测量单元测量获得的发电机i的 功角S i (rad)、转速w i (rad/s)、角加速度Si (rad/s2)、转子惯性常数Mi (s2/rad)、电磁功率 Pei (p. u.)和机械功率Pmi (p. u.)。
[0050] 103 :通过区域电网Ak的调度控制中心，动态响应数据，获取区域电网Ak内基于 WAMS所需的暂态稳定分析特征量，并将各个区域电网的暂态稳定分析特征量传输至实际电 网的全网调度控制中心，获取全网暂态稳定分析特征量；
[0051] 其中，区域电网暂态稳定分析特征量为：对于含有nk台发电机的区域电网A k，暂态 稳定特征量包括：二维一阶伴随系统特征向量xk、区域电网惯性中心（COI)运动特征向量 Ck，Xk - [R k，W 0，k, a s，k