一種點對網系統的次同步振蕩建模方法
2023-05-16 16:01:26
一種點對網系統的次同步振蕩建模方法
【專利摘要】本發明提出一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，包括以下步驟：以電力系統的研究機組、串補輸電線路和以及以串補輸電線路端點為中心的擴展網絡作為點對網系統的初始建模規模，在其邊界點等值為阻抗後的電壓源模型，形成初始建模模型；根據形成的建模模型，用prony算法獲得建模模型次同步振蕩扭振模態特徵值並分析其次同步振蕩扭振模態特徵值判斷中的參數是否相同，確定建模模型是否合理。本發明在合適範圍內建模了既能滿足仿真時間要求又能符合工程研究精度需求的電磁暫態模型，提高了分析次同步振蕩問題的效率和可操作性。
【專利說明】一種點對網系統的次同步振蕩建模方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統【技術領域】，具體涉及一種點對網系統的次同步振蕩建模方法。
【背景技術】
[0002]遠距離交流串聯補償輸電工程已經大量投運，使次同步振蕩成為威脅我國電網安全的重要因素之一。如伊敏、綏中、上都、寶日希勒、盤南、錦界、託克託、神木、府谷以及陽城等眾多大型火電廠都通過串聯補償輸電線路接入系統，均存在較嚴重的次同步振蕩威脅。
[0003]面對複雜的大規模電力系統，建立全系統詳細電磁暫態模型進行實際工程研究，無疑是理論上最為精確的方法。但是，大規模的電磁暫態仿真不僅在時間消耗上難以忍受，而且小步長的迭代誤差積累也會使仿真結果失去參考價值。
[0004]與低頻振蕩不同，次同步振蕩僅在部分電力系統中傳播，次同步振蕩動態並不涉及全部電力系統電磁暫態模型，允許在合適範圍內獲得滿足工程精度需要的電磁暫態模型。在合理範圍之外的電網區域對次同步振蕩的影響可以忽略，從而由外部區域決定的電壓源模型的電阻參數對次同步的影響微弱可以忽略，為用電阻參數的變化來確定建模模型的合理性提供了依據。
[0005]據已有的參考文獻《comparisonof SSR Calculation and Test Results》，指出外網等值模型的規模的對SSR結果有一定的影響，並用頻率阻抗掃描法進行了驗證，但未提出詳細的建模方法。文獻《一種適用於次同步諧振研究的電力系統外網等值方法》提出了一種外網等值方法。此文獻是通過不同規模的頻率阻抗曲線間的誤差來確定外網建模規模的合理性。頻率阻抗曲線只能間接反映對次同步振蕩結果的影響，它們之間的差異並不能代表次同步振蕩實際結果的差異，而真正反映次同步振蕩本質的是其次同步振蕩扭振模態特徵值的差異。文獻提出方法都是逐步擴大建模模型的規模，對比不同的建模模型來判斷建模的合理性。已經建立的模型不能自身判斷等值是否合理，必須多進行一次擴大規模的等值才能判斷等值的合理性。對於通過逐步擴大範圍建模問題，次同步振蕩傳統建模方法的保留區域較為保守，影響了實際分析結果，對於適用具體網絡的初始建模範圍還沒有合適的方案。
【發明內容】
[0006]為了克服頻率阻抗掃描曲線只是間接的反映次同步振蕩分析結果的誤差，已經建立的模型不能自身判斷建模是否合理的不足，本發明提出一種點對網系統的次同步振蕩建模方法。本發明指出了一個適用於點對網系統的較為合理的初始建模範圍，通過比較等值模型的電阻參數變化對次同步振蕩扭振模態特徵值的影響確定建模模型合理性，有效的減少了建模的次數，提高了分析次同步振蕩問題的效率和精度。
[0007]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0008]一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於，包括以下步驟:[0009]步驟1:以電力系統的研究機組、串補輸電線路和以串補輸電線路端點為中心的擴展網絡作為點對網系統的初始建模規模，在其邊界點等值為阻抗後的電壓源模型，形成初始建模模型；
[0010]步驟2:根據形成的建模模型，用prony算法獲得建模模型的次同步振蕩扭振模態特徵值λ? =σ； +弘\其中λ是模態特徵值；$是模態阻尼；//是模態頻率為虛部標誌；
[0011]步驟3:忽略建模模型中電壓源模型的電阻參數，並用prony算法獲得其次同步振蕩扭振模態特徵值& ;4 +if:.其中λ是模態特徵值；σ；是模態阻尼；f;是模態頻率為虛部標誌；
[0012]步驟4:當特徵值^、λ；中參數、O；滿足^a1l,則確定此建模模型合理；否
貝U，根據Maxl ~σ； )/ σ: j的值，擴大建模規模，並在邊界點等值為阻抗後的電壓源模型，
形成新的建模模型，重複步驟2，步驟3，步驟4直到滿足式:
[0013]σ；=σ； ?則確定為最終的建模模型。
[0014]進一步地，步驟I中的擴展網絡是:與串補輸電線路末端節點間接相連的最短電氣距離為3到6個母線節點規模，如果串補輸電線路末端節點附近為環網，則保留I到2個層次的環網模型規模，以及串補輸電線路末端節點附近的大負荷模型。
[0015]進一步地,步驟2中所述的prony算法獲得建模模型次同步振蕩扭振模態特徵值
λ； =σ； +〗//是:運行建模模型，獲得轉速偏差曲線，利用prony算法程序分析轉速偏差曲線，提取次同步振蕩扭振模態特徵值& ?
[0016]進一步地，λ丨中的參數σ!是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的衰減因子，//是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的頻率，prony算法程序將參數、/,1保留兩位有效數字，i為次同步振蕩扭振模態的個數。
[0017]進一步地，步驟3中所述的忽略此建模模型中電壓源模型的電阻參數，並用prony
算法獲得其次同步振蕩扭振模態特徵值λ? =σ? +〗//，將建模模型中電壓源模型的電阻參
數值調為0，電抗參數值不變，重新調節研究機組發電功率與去電阻值之前相同，運行建模模型，獲得轉速偏差曲線，利用prony算法程序分析轉速偏差曲線，提取次同步振蕩扭振
模態特徵值I丨，其中:σ?是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的衰減因子，//是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的頻率，prony算法程序一般將參數、/I*保留兩位有效數字，i為次同步振蕩扭振模態的個數。
[0018]進一步地，步驟4中所述的根據Max [ (^! _σ: )/σ: J的值，適當的進一步擴大建模規模是:計算出
【權利要求】
1.一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1:以電力系統的研究機組、串補輸電線路和以串補輸電線路端點為中心的擴展網絡作為點對網系統的初始建模規模，在其邊界點等值為阻抗後的電壓源模型，形成初始建模模型； 步驟2:根據形成的建模模型，用prony算法獲得建模模型的次同步振蕩扭振模態特徵值=σ； +//；;其中^是模態特徵值；-是模態阻尼；//是模態頻率；j為虛部標誌； 步驟3:忽略建模模型中電壓源模型的電阻參數，並用prony算法獲得其次同步振蕩扭振模態特徵值W =σ； +Jf J ;其中g是模態特徵值；σ；是模態阻尼；//是模態頻率；j為虛部標誌； 步驟4:當特徵值^ X；中參數鵠螭滿足4 =4則確定此建模模型合理；否則，根據
2.根據權利要求1所述的一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於:所述步驟I中的擴展網絡是:與串補輸電線路末端節點間接相連的最短電氣距離為3到6個母線節點規模，如果串補輸電線路末端節點附近為環網，則保留I到2個層次的環網模型規模，以及串補輸電線路末端節點附近的大負荷模型。
3.根據權利要求1所述的一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於:所述步驟2中所述的prony算法獲得建模模型次同步振蕩扭振模態特徵值λ? =σ； +jf/是:運行建模模型，獲得轉速偏差曲線，利用prony算法程序分析轉速偏差曲線，提取次同步振蕩扭振模態特徵值λ丨。
4.根據權利要求3所述的一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於:所述的&中的參數4是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的衰減因子，f:是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的頻率，prony算法程序將參數4、//保留兩位有效數字，i為次同步振蕩扭振模態的個數。
5.根據權利要求1所述的一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於:所述步驟3中所述的忽略此建模模型中電壓源模型的電阻參數，並用pixmy算法獲得其次同步振蕩扭振模態特徵值λ丨=σ； + ///，將建模模型中電壓源模型的電阻參數值調為O,電抗參數值不變，重新調節研究機組發電功率與去電阻值之前相同，運行建模模型，獲得轉速偏差曲線，利用prony算法程序分析轉速偏差曲線，提取次同步振蕩扭振模態特徵值M，其中:OfJ是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的衰減因子，是用prony算法得出的第i個次同步振蕩扭振模態的頻率，prony算法程序一般將參數4、 I保留兩位有效數字，i為次同步振蕩扭振模態的個數。
6.根據權利要求1所述的一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於:所述步驟4中所述的根據
7.根據權利要求2所述的一種點對網系統的次同步振蕩建模方法，其特徵在於:邊界點是建模規模邊界上與外網相連的節點，如果邊界附近存在環網模型，以環網模型的節點為邊界點。
【文檔編號】H02J3/24GK103997047SQ201410209702
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】陳武暉, 董德勇, 張軍 申請人:江蘇大學