曲率法电力系统暂态稳定分析初探(2)

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1．1暂态稳定相关概念与意义

电力系统暂态稳定性是指电力系统在受到大的扰动后，各发电机能够保持同步运行，并且可以恢复到原来稳定运行状态或者渡到一个新的稳定运行状态的能力[3]。

电力系统运行中的稳定性指标分别为：频率稳定性运行指标、同步运行稳定性指标、电压稳定性运行指标。失去同步运行稳定性将使得系统发生振荡，系统中枢点电压、输电设备中的电流和电压产生周期性大幅度的波动，电力系统因不能继续向负荷正常供电而不能继续运行，可能造成大面积停电；失去频率稳定性的后果是发生频率崩溃，引起系统全停电；而失去电压稳定性的后果则是系统的电压崩溃，使受影响的地区停电[4]。

目前，我国对保持暂态稳定的要求分三个层次：

(1)对较轻而又常见的故障，例如多回220kV线路中的一回发生单相永久故障，经重合后永跳，不但要求保持扰动后的系统稳定，还要求保持对用户的不间断供电。

(2)对网络薄弱条件的故障，例如系统单回联络线的故障，要求扰动后系统稳定，但允许损失部分负荷。文献综述

(3)对于严重的单一故障，即三相短路故障，仍强调要求保持扰动后的系统稳定，但允许采取各种可行的措施。

暂态稳定的判据是：电网遭受每一次大扰动(如短路、重合于故障、切除线路或机组等)后，引起电力系统机组之间的相对角度增大，在经过第一个角度最大值后作同步的衰减振荡，系统中枢点电压逐渐恢复[5]。

提高暂态稳定的措施包括：

（1）故障的快速切除和自动重合闸装置的应用

（2）提高发电机输出的电磁功率

（3）减少原动机输出的电磁功率

（4）设置开关站

（5）电气制动

（6）切机，切故障

（7）系统解列

1．2 暂态稳定研究背景、现状与发展

1．3研究理论分析、目的、方法

对于电力系统是否处于暂态稳定有多种判定方法，如角度阀值方法等。本文选取的考察对象是多机系统中各个发电子转子相对位置角，通过研究相对位置角随时间变化的特性判断系统能否处于暂态稳定。对于一个已经处于稳态运行的系统而言，受到扰动后，如果各台发电机各相对位置角不会随时间变化而出现不断增大的趋势，则可以判定系统是处于暂态稳定状态。[2]来~自^751论+文.网www.751com.cn/

本文将要进行仿真研究的是一个经典的四机两区域的电力系统模型（如图1），研究的目的在于通过仿真研究，在已经处于稳态运行的系统中人为地加入扰动或者故障，从而得到各相对位置角随时间变化的曲线（即摇摆曲线，以下都只称摇摆曲线）。得到各条摇摆曲线后，不再将曲线的增大或减小的变化趋势作为判定暂态稳定的依据，而是另外编写程序得到轨线的曲率随时间变化的函数并作出图像，将四机系统中六条摇摆曲线尝试进行处理后的函数作为子函数囊括组合成一个新的多元函数，通过数学方法得到多元函数的曲率方程，只要方程中任意一元方向（在向量空间中即表示任意一维向量）有曲率的正负变化，并且变化后维持符号不变，那么就可以证明用空间向量所表示的该维的发电机转子相对位置角有不断增大趋势，即整个系统失去暂态稳定，如果所有元方向的曲率都能保持符号不变化（即所有的发电子转子摆线可以逐步回归，重新达到新稳定状态），则证明在受到该种扰动并且在一定的故障时间内切除故障后，整个系统仍然保持暂态稳定。整个方程计算求解将通过软件编译实现。