一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110086206A(43)申请公布日2019.08.02(21)申请号201910181814.2(22)申请日2019.03.11(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人王杨孙士云郑新宇张雪娟(51)Int.Cl.H02J3/40(2006.01)H02H7/26(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法(57)摘要本发明涉及一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法，属于电力系统稳定分析技术领域。当含风机的扩展单机无穷大系统中的一条输电线路发生三相短路故障时，通过修改系统正常状态下的节点导纳矩阵，得到含风机的扩展单机无穷大系统之间的节点导纳矩阵，利用WARD等值法消去中间节点，只保留同步发电机节点和无穷大系统两节点，求取同步发电机和无穷大系统之间的等值阻抗，利用等面积法则求取含风机的扩展单机无穷大系统的极限切除角，进而判断含风机的扩展单机无穷大系统的暂态功角稳定性。CN110086206ACN110086206A权利要求书1/3页1.一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法，其特征在于：当含风机的扩展单机无穷大系统中的一条输电线路发生三相短路故障时，通过修改系统正常状态下的节点导纳矩阵，得到含风机的扩展单机无穷大系统之间的节点导纳矩阵，利用WARD等值法消去中间节点，只保留同步发电机节点和无穷大系统两节点，求取同步发电机和无穷大系统之间的等值阻抗，利用等面积法则求取含风机的扩展单机无穷大系统的极限切除角，进而判断含风机的扩展单机无穷大系统的暂态功角稳定性；具体步骤为：Step1：对正常运行时含风机的扩展单机无穷大系统进行分析(1)根据含风机的扩展单机无穷大系统的网络接线结构，形成系统的节点导纳矩阵，具体节点导纳形成方法如下：若含风机的扩展单机无穷大系统的网络节点数为m，它的节点导纳矩阵为m·m阶矩阵Y，节点导纳矩阵Y各对角元素的自导纳Yii等于相应节点所连接的导纳之和：其中yij为节点i与节点j之间所连支路的导纳；节点导纳矩阵Y各非对角元素的互导纳Yij就等于任意两个节点之间所连接导纳的负值：Yij＝-yij；(2)利用WARD等值法消去同步发电机节点S和无穷大节点R中间节点，只保留同步发电机节点S和无穷大节点R，消去中间节点后的节点导纳矩阵YI'：式中：yssΙ'为同步发电机节点S的自导纳，ysRI'为同步发电机节点S和无穷大节点R之间的互导纳，yRSI'为无穷大节点R和同步发电机节点S之间的互导纳，yRRI'为无穷大节点R的自导纳；按式(1)求取的ysRI'计算出同步发电机节点S和无穷大节点R之间的电抗XSRI'：按式(2)求取的XSRI'计算出系统的空载电动势E'和系统在正常运行状态下的同步发电机的功角δ0：式中：E'为系统的空载电动势，P、Q为无穷大系统的有功功率和无功功率，δ0为系统在正常运行状态下的同步发电机的功角；Step2：线路上任意一点发生三相短路故障时进行分析：(1)修改节点导纳矩阵Y中故障线路对应元素，线路上任意一点g发生三相短路故障，则线路中增加一故障节点，节点导纳矩阵Y由m*m阶转化为(m+1)*(m+1)阶，若故障线路首端和末端的节点编号分别为p、q，故障节点编号为g，则导纳矩阵中p和q点对应的自导和互导纳按式(5)修改：2CN110086206A权利要求书2/3页式中，ypp、yqq为节点p、q的自导纳，ypq为节点p、q间的互导纳，ypg为故障节点g和节点p之间的互导纳，yqg为故障节点g和节点q之间的互导纳；按式(6)计算新增故障节点g的自导纳：式中：yΔ为故障点g对地的导纳；按式(5)和(6)修改正常运行时导纳矩阵中的对应元素，得到故障发生后的节点导纳矩阵YII；(2)对节点导纳矩阵YII利用WARD等值法消去同步发电机节点S和无穷大节点R中间节点，只保留同步发电机节点S和无穷大节点R，消去中间节点后的节点导纳矩阵：式中：yssII'为同步发电机节点S的自导纳，ysRII'为同步发电机节点S和无穷大节点R之间的互导纳，yRSII'同步发电机节点S和无穷大节点R之间的互导纳，yRRIΙ'为同步发电机节点R的自导纳。(3)求取三相短路故障时消去同步发电机节点S和无穷大节点R中间节点后，同步发电机与无穷大系统之间的等值阻抗XSRΙΙ'：(4)按式(8)求取的XSRΙΙ'可以计算出系统故障期间发电机的电磁功率的最大值PΙΙM：式中：PΙIM为系统故障期间发电机的电磁功率的最大值；U为无穷大系统的电压；Step3：故障切除后对系统进行分析(1)当故障线路的保护动作，切除故障线