电力系统暂态稳定性分析方法.ppt

1、a，1。基于动态安全评估的电力系统暂态稳定分析方法。a，2。动态安全评估是指在系统受到极大干扰后，评估系统过渡到新的稳定运行状态的能力，并为必要的预防措施和补救措施提供适当的参考方案。它包括暂态稳定分析(TSAT)和电压稳定分析(VSAT)两个概念，其中暂态稳定分析技术相对成熟，正朝着在线实用的方向发展。a，3，电力系统的暂态稳定：如果在给定的初始稳态工作点和指定的扰动下，电力系统能够通过暂态过程达到可接受的稳态工作点，那么在指定的扰动下，系统的初始状态被称为暂态稳定。暂态稳定分析方法时域仿真方法Lyapunov直接法扩展等面积法人工智能方法，a，4，时域仿真方法，又称逐步法，通过对描述电力系

2、统机电暂态过程的微分代数方程进行数值积分，可以根据发电机相对角度的变化过程和趋势来确定电力系统的暂态稳定。其中：x表示微分方程中描述系统动态特性的状态变量，包括定子电势的d轴和q轴分量、转子相角和控制系统的其他变量，其初始值x0由故障前的系统潮流解确定。y代表代数方程中系统的运行参数，包括电网的节点电压矢量、节点注入电流矢量和节点导纳矩阵。5、SBS方法：的优点是直观、真实、信息丰富，可以得到各种状态变量的变化曲线，不受系统模型的限制，可以适应各种发电机组模型、保护控制装置模型、各种非线性模型和大系统；可采用稳定性好的数值计算方法，提供良好的工程精度解；该方法的发展相对成熟，能够基本满足电力系

3、统规划、设计和运行对暂态稳定精度的要求。SBS方法的缺点是计算速度慢，特别是对于大型系统，很难满足实时性要求；计算结果只能判断系统是否稳定，但不能判断稳定裕度；只能给出系统的动态过程，但不能明确给出判断系统稳定性的依据；缺点(2)和(3)是这种方法的致命缺陷。a，6，李雅普诺夫直接法：它基于现代微分动力系统理论，建立暂态能量函数来判断电力系统的稳定性。直接法原理：如图所示，当系统不受干扰时，球位于稳定平衡点(SEP)；受到扰动后，球位于扰动结束时的高度h，总能量v由动能和势能之和组成，即当球位于壁面边缘且速度为零时，该位置称为不稳定平衡点(UEP)，相应的势能即为系统的临界能量。如果忽略容器壁

4、的摩擦力，当扰动结束时，球将最终滚出容器并失去稳定性；相反，球的能量在摩擦力的作用下会逐渐减少，最终在SEP处停止。对于一个实际的动力系统，需要解决两个关键问题：如何合理地构造或定义一个精确的能量类型函数，并使其大小正确地反映系统不稳定的危害性；如何确定系统的临界能量，从而根据李雅普诺夫函数值与扰动结束时的临界值之差来判断系统的稳定性。将a、8应用于电力系统，由系统状态变量表示的暂态能量函数(TEF)描述了系统在故障阶段和故障后阶段不同时刻的暂态能量。这种暂态能量是由故障激发并在故障阶段形成的。如果系统能吸收剩余动能，则系统是稳定的；相反，如果系统不能吸收剩余的动能，系统就不稳定。因此，在临界

5、切割时间下，事故后系统能达到的最高势能是系统能吸收的最大能量，称为临界能量。当故障发生时，暂态动能和势能增加，当故障切割动能减少时，势能继续增加，故障后动能转化为势能a，9，如简单系统图所示。如果发电机采用经典的二阶模型，让发电机暂态电抗后的内部电动势恒定，机械功率恒定。发电机转子角度。发电机惯性时间常数；发电机电动势的复相量；无限母线参考电压相量；两个量之间的等效电抗，让两个电动势之间的等效电阻近似为零。扰动前、扰动期间和扰动后，a、a和a、10具有不同的值，因此相应的发电机电磁功率和转子角度之间的功率特性也不同。假设故障前系统的功角特性如下：当处于稳态时，当其设置为时，功角特性变为当线路受

6、到三相故障干扰时，当发电机加速且转子角增大时，直到故障线路被切断，功角特性变为。a，11，如何用直接法判断故障排除后系统的第一次摆动稳定性？对于故障后的系统，稳定平衡点为S，不稳定平衡点为U，存在电磁功率平衡，即。构建暂态能量函数，将系统的动能设置为，通过积分公式(1)的加速度方程的两侧，即a，12，获得故障排除期间的动能。如果将系统定义为以故障排除后系统的稳定平衡点S为参考点的势能，反映系统吸收动能的性能，则故障排除过程中的系统势能为，故障排除过程中的总暂态能量V为：a，13。当系统不稳定时，如果是，则系统不稳定。如果系统处于临界状态，假设系统有足够的阻尼，如果第一个摆是稳定的，它将产生衰减

7、振荡，并趋于S点。由以上可知，从直接法的暂态稳定分析过程中可以看出，在实际电力系统的整个过渡过程中，不需要计算发电机转子的摆动曲线，只需要计算故障消除(扰动结束)时的总和。在此基础上，计算系统的总能量，确定临界能量，并通过两者的比较来判断稳定性，这样可以大大减少工作量，加快速度。它可以作为系统稳定性的定量描述，从而为动态安全分析排队事故的严重性。标准稳定气体用于实际系统，通常定义为：当系统受到干扰时，它是稳定的，但一般考虑模型误差等。应保留一定的安全裕度。在上面的讨论中，假设发电机采用经典的二阶模型，并且发电机的机械功率是恒定的。如果考虑励磁系统动力学和高阶发电机模型，并且考虑速度控制系统动力

8、学，系统模型将更加复杂。因为转子的机械阻尼被忽略，结果将是保守的。对于单机无穷大系统，不仅功率在UEP点平衡，即系统的势能在此点达到最大。因此，它可以根据来计算，而这种方法叫做UEP法。或者寻找最大值，然后接受它。这种方法称为势能界面法(pebs ),而a，16，扩展的等面积法简称为EEAC法。它的基本思想是，当电力系统受到干扰时，每台发电机将在不平衡电力的驱动下相对摆动。如果系统中某些单元(称为临界单元)相对于其他单元的摆角足够大，系统将失去稳定性。因此，多机系统的暂态稳定问题可以分解为一系列子问题，每个子问题对应于求解一个可能的临界机组组相对于系统其余部分的摆动。如果所有子问题中的一个不稳

9、定，整个系统就不稳定。为了解决每个子问题，系统可以简化为一个近年来，随着计算机技术的飞速发展和电力系统实时安全分析与监控的需要，模式识别、专家系统和人工神经网络等人工智能方法在电力系统中得到了积极的应用，并取得了一定的成果。人工神经网络：训练步骤：选择样本集：对于待研究的电力系统，给出不同的负荷水平、几个典型的短路故障点和不同的故障切除时间，分别计算其暂态稳定性(稳定或不稳定)，形成样本集。训练：将学习样本集合子集中的样本依次输入神经网络模型，并根据模型中每个样本的误差修正权重系数，直到误差达到最小。考试，a，18，模式识别规则：电力系统动态安全分析模式识别的基本思想：通过离线计算各种运行模式在预期事故下的暂态稳定性来获取知识样本；通过“学习”样本和选择有用的知识，直接建立一个简单的计算机模型，即分类器，用于在线应用。通过将待分析的电力系统实时运行状态的特征发送到分类器，可以确定(识别)运行状态是瞬时稳定还是不稳定。大部分工作是通过离线计算完成的，如确定样本集、提取特征向量、建立判别函数等。在线计算，如果特征变量的实时值代入判别函数，且其值大于