电力系统暂态稳定性分析方法.ppt

动态安全评估之电力系统暂态稳定性分析方法动态安全评估（DynamicSecurityAssessment）
是指评价系统受到大扰动后过渡到新的稳定运行状态的能力，并对必要的预防措施和补救措施给出适当的参考方案。
包括两个概念：暂态稳定分析（TSAT）
电压稳定分析（VSAT）
其中暂态稳定分析的技术相对比较成熟，并且正在朝着在线实用化的方向发展。电力系统暂态稳定性：
电力系统在给定初始稳态运行点以及指定的干扰
下，若能经过暂态过程而达到一个可以接受的稳态运行点，则称系统的这个初态在指定的扰动下是暂态稳定的。

暂态稳定性分析方法
时域仿真法法
李亚普诺夫直接法
扩展等面积法
人工智能法
时域仿真法又称逐步积分(stepbystep)法
方法通过对描述电力系统机电暂态过程的微分-代数方程组进行数值积分，从而根据各发电机相对角度的变化过程和变化趋势判明电力系统的暂态稳定性。

式中：
x表示微分方程组中描述系统动态特性的状态变量，包括定子内电势的d、q轴分量、转子相位角δ以及控制系统的其它变量，其初始值x0由故障前系统潮流解确定
y表示代数方程组中系统的运行参数，包括电力网络节点电压向量、节点注入电流向量、节点导纳矩阵。

SBS法的优点:
直观,逼真,信息丰富,可得到各状态变量变化曲线;
不受系统模型的限制,可适应各种发电机组模型,及保护和控制装置模型,适应各种非线形模型,适应大系统;
可采用稳定性好的数值计算方法,可提供良好的工程精度的解;
该方法发展比较成熟,并基本能满足电力系统规划、设计和运行的暂态稳定精度的要求
SBS法的缺点:
计算速度慢,特别对于大系统,很难满足实时要求;
计算结果只能判断系统是稳定与否,不能判断稳定裕度;
仅能给出系统的动态过程,而不能给出明确判定系统稳定性的依据;
缺点(2),(3)是此方法的致命缺陷。
李雅普诺夫直接法：它是基于现代微分动力系统理论而建立的，通过建立暂态能量函数（transientenergyfunction）判断电力系统的稳定性。
直接法的原理：如图，系统在无扰时，球位于稳定平衡点（SEP）；受扰后，小球在扰动结束时位于高度h处，总能量V由动能和势能的和组成，即：

对于一个实际动态系统，需要解决的两个关键问题是：
①如何合理地构造或定义一个准确能量型函数，并使其大小能正确反映系统失稳的危害性；
②如何确定系统的临界能量，以便根据扰动结束时的李雅普诺夫函数值和临界值的差来判断系统的稳定性。

应用到电力系统中，用系统的状态变量表示的暂态能量函数（TEF）描述了系统在故障阶段及故障后阶段不同时刻系统的暂态能量。这种暂态能量是由故障所激发，并在故障阶段形成。

若系统能够吸收剩余动能，则系统稳定；反之若系统不能吸收剩余动能，则系统不稳定。因此，在临界切除时间下，事故后系统所能达到的顶值势能是系统能够吸收的最大能量，这一顶值势能称之为临界能量 简单系统如图，若发电机采用经典二阶模型，设发电机暂态
电抗后的内电动势为恒定值,并设机械功率为恒定值,则系统完整的标幺值数学模型为

（1）
在扰动前、扰动时及扰动后具有不同的值,故相应的发电机电磁功率与转子角间的功率特性也不同。
如何用直接法判别故障切除后系统的第一摇摆稳定性？若定义系统的为以故障切除后系统稳定平衡点S为参考点的势能，它反映系统吸收动能的性能，则故障切除时的系统势能为

当系统处于不稳定平衡点U时，系统以S点为参考点的势能定义为临界能量，则 由上述可知：
从直接法暂稳分析过程可以看到,对实际电力系统不必求取整个过渡过程中的发电机转子摇摆曲线,而只需求出故障切除(扰动结束)时的和。据此计算系统总能量,并设法确定临界能量,再通过比较二者来判别稳定性,从而工作量可大大减少,速度可大大加快。
可以用作为系统稳定度的定量描述,从而对事故严重性排队,以便于做动态安全分析。实际系统中使用的是规格化的稳定度气,通常定义为:
上面的讨论中均假定发电机采用经典二阶模型,并假定发电机机械功率恒定，若要计及励磁系统动态和采用高阶发电机模型,并计及调速系统动态,则系统模型会更复杂；由于忽略了转子的机械阻尼,会使结果保守一些。
对于单机无穷大系统,在UEP点不仅功率平衡,即 ,且系统在这一点达到势能最大，有 。因此：
在计算中可根据来求，此方法称作UEP法。
或者搜索的最大值，并取，此方法称势能界面法（PEBS）

扩展等面积法简称为EEAC
其基本思想是：当电力系统发生扰动时，各发电机将在不平衡功率的驱动下产生相对摇摆。如果某些机组（称为临界机组），相对系统其余机组的摆开角度足够大，则系统将失稳。
因此，可考虑将多机系统的暂态稳定问题分解为一系列子问题来求解，每个子问题对