保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法及系统与流程

本发明涉及电力系统仿真分析领域，尤其涉及一种保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法及系统。

背景技术：

1、目前我国电网已经形成大规模交直流混联电力系统，运行方式数据已近10万节点规模，远远超过目前电磁暂态仿真的最大能力。为降低电磁暂态仿真的电网规模，特别是实时仿真的计算量和电网规模，通常采取对原电网进行动态等值的方法。当仅关注某个区域电网时，往往希望对与之相连但不关心的其它区域电网进行大幅简化。当两者弱互联时，联络线的静态功角稳定以及由此引发的两侧区域电网暂态功角稳定问题往往是全网安全稳定的主导因素，需要在等值简化电网时予以考虑。

2、然而，目前的等值简化方法在极度简化数万节点级电网时往往只考虑等值前后的联络线潮流特征，难以同时兼顾区域电网间的功角稳定特征保全问题，这为电磁暂态仿真条件下真实还原原有电网的稳定特征并据此开展控制系统有效性验证带来困难。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：如何考虑电磁暂态的仿真规?？沙惺苣芰?，研究一种保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法，包括：

5、对电网运行方式数据进行潮流计算，获取待简化电网内所有节点的电压幅值与相位；结合待简化电网内的发电机节点机端电压及机组暂态参数，计算待简化电网内各台发电机的初始功角；

6、将待简化的电网划分为若干分区，将每个分区内的同步机组等效为一群，基于初始功角计算各分区同步机群的惯量中心功角初值；

7、在各分区内遍历，基于惯量中心功角初值确定各分区的惯量枢纽母线；

8、基于多端口戴维南等值，计算各分区的惯量枢纽母线与待简化电网内保留节点形成的集合中任意两个母线的联络阻抗；

9、将各分区内的同步机群各等值为一台机，分别计算等值机的惯量、动能、机端电压以及各分区惯量枢纽母线的等值负荷；

10、根据等值机的机端电压、惯量枢纽母线电压、母线间的联络阻抗以及惯量枢纽母线的等值负荷，计算各分区等值发电机与惯量枢纽母线的等值变压器阻抗；

11、计算各分区等值机的电源出力与厂用电负荷，连接等值发电机和对应的惯量枢纽母线，完成网络化简。

12、作为保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法的一种优选方案，其中：

13、所述计算待简化电网内各台发电机的初始功角包括：

14、以区域电网内的每个省级电网为一个独立分区，将分区m内的同步机组作为一群，m＝1，2，…，m，m为划分的分区个数，计算各分区内发电机i的初始功角，i＝1，2，…，nm，nm为分区m内的同步机台数，表示为：

15、

16、其中，δi为同步发电机i的初始功角，rad(·)为相量求角度函数，ra.i、xq.i分别为同步发电机i的定子电阻和q轴同步电抗，为当前方式下发电机i的机端电压，为发电机i的机端电流。

17、作为保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法的一种优选方案，其中：

18、所述基于初始功角计算各分区同步机群的惯量中心功角初值包括：

19、分区m同步机群的惯量中心功角初值δm计算公式为：

20、

21、其中，mi为折算至系统基准后同步发电机i的惯量，δi为分区m内同步发电机i的初始功角。

22、作为保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法的一种优选方案，其中：

23、所述在各分区内遍历，基于惯量中心功角初值确定各分区的惯量枢纽母线包括：

24、对于任一分区m，以分区m主干网架电压等级为参考，遍历分区m内功角初值与惯量中心功角初值δm最接近的同步机组，以所述同步机组的升压变压器高压侧母线作为分区m的惯量枢纽母线。

25、作为保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法的一种优选方案，其中：

26、所述基于多端口戴维南等值，计算各分区的惯量枢纽母线与待简化电网内保留节点形成的集合中任意两个母线的联络阻抗包括：

27、记保留电网与待简化电网的联络线在简化电网侧的t个母线形成的集合为保留母线集合，m个惯量枢纽母线形成的集合为{s}，两者构成的t+m个母线集合为{e}，计算集合{s}中任意两个母线的联络阻抗为zij，构成(t+m)×(t+m)的戴维南等值阻抗矩阵zeq，表示为：

28、

29、zeq＝ctzc

30、其中，为由t+m个母线电压构成的列向量，为由t+m个母线注入电流构成的列向量，z为节点阻抗矩阵，c为节点-端口关联矩阵。

31、作为保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法的一种优选方案，其中：

32、所述将各分区内的同步机群各等值为一台机，分别计算等值机的惯量、动能、机端电压以及各分区惯量枢纽母线的等值负荷包括：

33、对于任一分区m，以分区m内所有发电机的惯量、动能之和为等值机的惯量和动能，根据潮流计算结果，以分区m所有发电机机端电压的最大值为等值机的电压，统计分区m内所有负荷之和为分区m惯量枢纽母线的等值负荷；

34、所述计算各分区等值发电机与惯量枢纽母线的等值变压器阻抗包括：

35、对于任一分区m，计算等值发电机与惯量枢纽母线的等值变压器阻抗zmg，表示为：

36、

37、其中，为m分区等值发电机的机端电压，为m分区惯量枢纽母线的电压，为第k个保留母线的电压，k＝1,2,…,t，为第i个惯量枢纽母线的电压，i＝1,2,…,m，zmk为m分区惯量枢纽母线与第k个保留母线的戴维南等值阻抗，zmi为m分区惯量枢纽母线与i分区惯量枢纽母线的戴维南等值阻抗，pmeq和qmeq分别为m分区惯量枢纽母线的等值有功负荷和等值无功负荷，(·)*为取共轭计算；

38、所述计算各分区等值机的电源出力与厂用电负荷包括：

39、计算m分区等值发电机的电源出力与厂用电负荷，表示为：

40、

41、其中，pact.i和pl.i为m分区内第i台机组的有功出力和厂用电有功负荷，qact.i和ql.i为m分区内第i台机组的无功出力和厂用电无功负荷，sl.m为m分区等值发电机的厂用电负荷。

42、第二方面，本发明实施例提供了一种保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简系统，包括：

43、潮流计算?？?，用于对电网运行方式数据进行潮流计算，获取待简化电网内所有节点的电压幅值与相位；结合待简化电网内的发电机节点机端电压及机组暂态参数，计算待简化电网内各台发电机的初始功角；

44、功角计算?？?，用于将待简化的电网划分为若干分区，将每个分区内的同步机组等效为一群，基于初始功角计算各分区同步机群的惯量中心功角初值；

45、惯量枢纽母线确定?？?，用于在各分区内遍历，基于惯量中心功角初值确定各分区的惯量枢纽母线；

46、计算?？?，用于基于多端口戴维南等值，计算各分区的惯量枢纽母线及待简化电网内保留节点形成的集合中任意两个母线的联络阻抗；将各分区内的同步机群各等值为一台机，分别计算等值机的惯量、动能、机端电压以及各分区惯量枢纽母线的等值负荷；

47、根据等值机的机端电压、惯量枢纽母线电压、母线间的联络阻抗以及惯量枢纽母线的等值负荷，计算各分区等值发电机与惯量枢纽母线的等值变压器阻抗；

48、化简?？?，用于计算各分区等值机的电源出力与厂用电负荷，连接等值发电机和对应的惯量枢纽母线，完成网络化简。

49、作为保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简系统的一种优选方案，其中：

50、所述计算?？槎杂谌我环智鴐，以分区m内所有发电机的惯量、动能之和为等值机的惯量和动能，根据潮流计算结果，以分区m所有发电机机端电压的最大值为等值机的电压，统计分区m内所有负荷之和为分区m惯量枢纽母线的等值负荷；

51、所述计算?？榧扑愀鞣智戎捣⒌缁牍吡渴嗯δ赶叩牡戎当溲蛊髯杩梗?/p>

52、对于任一分区m，计算等值发电机与惯量枢纽母线的等值变压器阻抗zmg，表示为：

53、

54、其中，为m分区等值发电机的机端电压，为m分区惯量枢纽母线的电压，为第k个保留母线的电压，k＝1,2,…,t，为第i个惯量枢纽母线的电压，i＝1,2,…,m，zmk为m分区惯量枢纽母线与第k个保留母线的戴维南等值阻抗，zmi为m分区惯量枢纽母线与i分区惯量枢纽母线的戴维南等值阻抗，pmeq和qmeq分别为m分区惯量枢纽母线的等值有功负荷和等值无功负荷，(·)*为取共轭计算；

55、所述计算?？榧扑愀鞣智戎祷牡缭闯隽τ氤в玫绺汉桑?/p>

56、计算m分区等值发电机的电源出力与厂用电负荷，表示为：

57、

58、其中，pact.i和pl.i为m分区内第i台机组的有功出力和厂用电有功负荷，qact.i和ql.i为m分区内第i台机组的无功出力和厂用电无功负荷，sl.m为m分区等值发电机的厂用电负荷。

59、第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括：

60、存储器和处理器；

61、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法。

62、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述的保全弱互联区域电网功角稳定特征的网络化简方法。

63、本发明的有益效果：本发明根据弱互联区域电网的实际联络拓扑、给定运行方式下的功角稳定情况，计算确定非关注区域电网的简化拓扑及参数。本发明以区域电网内各个小规模分区同步机组的惯量中心功角为基准，保留给定方式下可能引发区域电网功角失稳的最恶劣分群模式，通过计算各分区对应惯量枢纽母线间的联络阻抗，可在极度简化原始区域电网规模的前提下保留区域间弱互联特性、区域内不同分区间电气距离及由此引发的区域电网间功角稳定特性。