第 35 卷 第 8 期 电 网 技 术 Vol. 35 No. 8
2011 年 8 月 Power System Technology Aug. 2011
文章编号:1000-3673(2011)08-0114-05 中图分类号:TM 712 文献标志码:A 学科代码:470·4051
基于能量函数法的电网暂态稳定性分析
汪小明
1
,刘涤尘
1
,吴军
1
,黄涌
2
,云雷
1
,赵红生
2
,汪如松
1
(1.武汉大学 电气工程学院,湖北省 武汉市 430072;2.华中电力科学研究院,湖北省 武汉市 430077)
Energy Function-Based Power System Transient Stability Analysis
WANG Xiaoming
1
, LIU Dichen
1
, WU Jun
1
, HUANG Yong
2
, YUN Lei
1
, ZHAO Hongsheng
2
,WANG Rusong
1
(1. College of Electrical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei Province, China;
2. Central China Electric Power Research Institute, Wuhan 430077, Hubei Province, China)
ABSTRACT: Based on energy function, a practicable dynamic
model for power system transient stability analysis, which
possesses satisfied accuracy, is proposed. Through the
equivalence of two regions, a 2-machine system is built and
utilizing rotor acceleration equation an equivalent single-
machine infinitive bus system is achieved. Based on this model,
equivalent transient energy function is constructed to calculate
critical energy after the new stable equilibrium point is solved.
System stability can be judged by two manners, namely the
comparison of transient energy with critical energy and
stability region, and by means of power system analysis
software package (PSASP) the conclusion can be verified.
Simulation results show that the energy function based on the
new dynamic model possesses satisfied accuracy and can
reflect transient stability behavior of power system.
KEY WORDS: dynamic model; energy function; stability
region; transient stability
摘要:为将能量函数更好地应用于工程实践,提出了一种适
用于暂态稳定分析的具有良好精度的动态实用模型。该模型
通过区域等值构造 2 机等值系统后,利用转子加速度方程得
到等效单机无穷大系统。基于此模型构造等效暂态能量函
数,求解新的稳定平衡点后计算出临界能量。通过暂态能量
与临界能量的比较以及稳定域 2 种方式可判断系统稳定性,
并通过 PSASP 对相关结论进行验证。仿真结果表明,基于
新的动态模型而构造的能量函数具有良好的精度,较好地反
映了系统的暂态稳定特性。
关键词:动态模型;能量函数;稳定域;暂态稳定
0 引言
现代电力系统常处于暂态安全稳定约束的边
缘,国内外电力系统稳定破坏事故统计表明,暂态
基金项目:国家自然科学基金项目(51077103)。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China
(51077103).
稳定破坏的事故率居于首位,暂态稳定分析成为动
态安全评定的主体
[1-2]
。随着研究的深入,一方面新
的理论不断引入暂态稳定分析中,文献[3]将风险理
论引入暂态稳定分析中;另一方面暂态稳定分析的
应用面进一步扩展,文献[4]将暂态稳定分析并入最
优潮流分析。在新的交直流混合输电网架结构下,
大电网暂态稳定分析将更为复杂
[5]
。
能量函数简单、直观,物理意义易于理解,对
于一个给定的平衡点,对应的能量函数是惟一的
[6]
。
历经半个多世纪的研究,尽管能量函数的构建、稳
定域的求解方法等方面都取得了很大的进展,并趋
于实用化,但其分析结果仍然存在一定误差。目前
得到公认的暂态能量函数法主要有基于稳定边界
的主导不稳定平衡点法、势能边界法(potential
energy boundary surface,PEBS)、扩展等面积法
(extended equal area criteria,EEAC)、混合法
[7]
。
其中 EEAC法通过故障后机群分组等值成单机
无穷大系统并利用等面积法则进行评定。该方法的
突出优点是计算速度快,且避免了构造多机系统能
量函数。但其依赖于能否正确识别临界机群,当机
组同调性差时会有较大误差。其模型采用经典模
型,并用理论等值方法,求解工作量大且模型精度
不高
[8]
,因此对 EEAC 法可以从改善模型精度与避
免同调机群识别制约的方向进一步研究。
构造能量函数的等值模型一直是研究的难
点
[9-11]
,目前得到应用的多是基于 2 阶发电机模型和
恒定阻抗静态负荷的经典模型。经典模型不能良好地
反映扰动中及扰动后系统的动态特性,基于它而构造
的能量函数具有较大误差,在工程应用上遇到瓶颈。
本文依据潮流流向进行断面划分,通过电压稳
定分析选择断面上电压灵敏度最高的输电线路作
DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2011.08.025