一种大电网频率时空演变过程分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种本发明专利技术大电网频率时空演变过程分析系统，包括预处理模块、数据获取模块、传播机理分析模块、频率传播机理分析模块，传播机理分析模块根据预处理模块和数据获取模块得到的电网基本参数和实际运行数据，建立具有分布式导线特性和机组离散分布特性的大电网频率时空演变过程模型以及扰动传播机理模型，从而得到扰动对各机组的电功率影响以及相对于各机组的传播速度，频率传播机理分析模块根据传播机理分析模块得到的模型和数据进行频率时空传播特性、频率轨迹、频率稳定量化，从而实现大电网频率时空演变过程的模拟。本发明专利技术在大电网频率时空演变过程模拟方面具有很高的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种大电网频率时空演变过程分析系统
本专利技术属于电网频率时空演变
，更为具体地讲，涉及一种大电网频率时空演变过程分析系统。
技术介绍
我国能源分布不均、地区发展差异较大，能源的资源与需求呈逆向分布，形成了能源基地和负荷中心分离的局面。随着“西电东送、南北互供、全国联网”等战略的实施以及以特高压为特征的“坚强智能电网”的建设，使得我国形成了世界上独一无二的超大规模互联电网，同时形成了通过长距离高压输电网互联的送端与受端电网。如四川电网、西北电网、贵州电网和云南电网均属于典型的送端电网，向长三角和珠三角输送大容量电力。虽然大规模互联电网因为系统容量增大后可以有效提高电网频率稳定性，仍有较多复杂电力系统在大扰动下维持频率稳定的能力在不断恶化。对于送端电网，既要保证本地区电量需求，又要通过大容量集中外送方式实现对受端电网送电。当联络线出现故障，导致送端电网大部分功率外送受阻，将引起送端电网频率急剧波动，威胁电网安全。一旦未及时处理，可能引发大范围连锁故障。研究表明，频率稳定是一个全局问题，在大事故演化过程起着关键作用，一旦频率稳定被破坏，将引起系统的加速崩溃。因此，建立大电网频率时空演变过程分析系统是非常有必要的，可以为后续建立有前瞻性的安全防御和多周期、多防线的安全防御体系，为实现在线预警与安全防御提供理论依据，最大限度保证电网的安全稳定和经济运行。电力系统频率是电力系统运行参数中最重要的参数之一。电力系统频率动态过程直接反映电网内部有功功率供需平衡的基本状态，根据动态特性可以确定调频机组的合理配置(如备用容量及分布)、系统保护与机组保护的协调配合。迄今为止，对频率动态过程的分析多采用单机带集中负荷模型。但是随着电力系统的发展，网络结构、扰动地点、负荷构成及电压特性等因素对电力系统动态频率特性有显著的影响，动态过程中电力系统的频率在空间上的分布特性逐渐显现。单机模型忽略了线路与网络的影响，或认为各地区系统与干扰点之间距离相等且参数相同，对于早期的电网，这样的简化是基本准确的。但对于现代复杂的多机系统，电网的结构和运行情况和单机模型分析的基本假设相差甚远。因而在分析多机电力系统时，如果仍然采用单机模型的功率频率动态过程的概念和方法，会使得分析结果和实际电网产生很大的差距，或者出现完全错误的结果。这使得电力工作者将注意力转向了对大电网动态频率的时空分布特性的研究。例如，在文献“韩英铎，王仲鸿，闵勇，等.电力系统动态频率的定义及“虚拟转子法”频率测量研究.清华大学学报，Vol.33(1)，1993，pp.1_9”中，对动态过程中的频率进行了分类，定义了全系统动态频率、地区动态频率、发电机节点动态频率和一般节点动态频率。在文献“M.Parashar, J.S.Thorp, C.E.Seyler.Continuum Modeling ofElectromechanical Dynamics in Large Electric Power Systems.1EEE Trans on CAS-1,Vol.51 (9), 2004,pp.1848 - 1858”中，把电力网络(包括发电机、线路和负荷等)作为二维空间的连续函数，得到了描述非均匀电力系统的平面矢量场，利用连续机电波模型对频率动态的传播进行了分析。在文献“张恒旭，刘玉田.电力系统动态频率响应时空分布特征量化描述.中国电机工程学报，Vol.29(7)，2009，pp.64-70”中，通过定义观测空间、响应时间以及响应线性区间，提出基于观测空间的频率响应时空分布特征量化描述方法，并通过定义的微观变量来量化描述系统频率的动态行为。由于电力网络在地理上分布不均匀、机组及其控制器参数差异，以及不同区域负荷特性不同，使得在分析大型互联电力系统的动态频率时空演变过程时产生了困难。目前关于复杂电网的动态频率特性的研究主要集中在瞬时频率时空分布及其动态传播、动态频率的影响因素、频率测量以及基于动态频率的安全稳定评估几个方面。对大电网频率时空演变过程分析主要采用参数均匀、各向同性的连续机电波模型，但连续机电波模型的假设不符合实际电网中机组分布和网络连接关系不均匀的情况，这对实际离散电网缺乏准确的描述，很难真实的反映出实际频率的时空演变过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于导线分布式特性和机组离散分布的频率时空演变过程分析系统，实现对大型互联电网的动态频率时空演变过程的准确分析。该系统基于电网真实条件建立，能准确反映电网频率时空演变过程，实现对电网动态频率的预测，该专利技术为实现电力系统频率稳定控制提供了新思路。为实现上述专利技术目的，本专利技术大电网频率时空演变过程分析系统，包括预处理模块、数据获取模块、传播机理分析模块、频率传播机理分析模块，其中:预处理模块，用于获取电网基本参数并发送给传播机理分析模块，包括线路长度X，线路单位阻抗Ztl,机组数量n，机组惯性系数Mi,机组阻尼Di,机组机械输入功率Pmi，电网的节点导纳矩阵Y，矩阵中元素Yii = Gi^jBii表示机组i的自导纳,元素Yij = Gij+jBij表示机组i和机组j之间的互导纳，下标1、j表示机组序号，取值范围为I≤i≤n、l≤j≤η ;数据获取模块，用于实时获取电网电力机组的电压U1、电流Ip转子角Q1、转速ω 1、电功率Pei，并将这些参数发送给传播机理分析模块；传播机理分析模块，用于根据来自预处理模块和数据获取模块的数据，计算扰动对各机组i的电功率影响Pd,及相对于各机组i的传播速度Vi，将得到的数据发送给频率传播机理分析模块；计算方法为:电功率影响PeiA:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大电网频率时空演变过程分析系统，其特征在于，包括：预处理模块、数据获取模块、传播机理分析模块、频率传播机理分析模块，其中：预处理模块，用于获取电网基本参数并发送给传播机理分析模块，包括线路长度x，线路单位阻抗Z0，机组数量n，机组惯性系数Mi，机组阻尼Di，机组机械输入功率Pmi，电网的节点导纳矩阵Y，矩阵中元素Yii＝Gii+jBii表示机组i的自导纳，元素Yij＝Gij+jBij表示机组i和机组j之间的互导纳，下标i、j表示机组序号，取值范围为1≤i≤n、1≤j≤n；数据获取模块，用于实时获取电网电力机组的电压Ui、电流Ii、转子角θi、转速ωi、电功率Pei，并将这些参数发送给传播机理分析模块；传播机理分析模块，用于根据来自预处理模块和数据获取模块的数据，计算扰动对各机组i的电功率影响PeiΔ及相对于各机组i的传播速度vi，将得到的数据发送给频率传播机理分析模块；计算方法为：电功率影响PeiΔ： P eiΔ = Σ j = j ≠ i 1 n U i U j ( B ij sin θ ij 0 + G ij cos θ ij 0 ) θ ijΔ 其中，θij＝θi‑θj，θij0表示电网稳态时θij的值，θijΔ＝θij‑θij0；传播速度vi： v i = 2 πU i 2 | Z 0 | ΔP i ( f ( x i , t ) - f ( 0 , t ) ) 其中，ΔPi＝PeiΔ，f(xi,t)表示机组i在时刻t的频率，f(xi,t)＝ωi(t)/2π，f(0,t)表示扰动源机组在时刻t的频率；频率传播机理分析模块，用于将传播机理分析模块得到的数据输入具有分布式导线特性和离散机组分布特性的大电网频率时空演变过程模型进行频率传播机理分析，演变过程模型为： M i d 2 θ i dt 2 + D i dθ i dt = P mi - U i 2 G ii - P eiΔ 频率传播机理分析模块包括频率时空传播与分布子模块、动态频率预测分析子模块和频率稳定量化评估子模块，其中：频率时空传...

【技术特征摘要】
1.一种大电网频率时空演变过程分析系统，其特征在于，包括:预处理模块、数据获取模块、传播机理分析模块、频率传播机理分析模块，其中: 预处理模块，用于获取电网基本参数并发送给传播机理分析模块，包括线路长度X，线路单位阻抗Ztl,机组数量n，机组惯性系数Mi,机组阻尼Di,机组机械输入功率Pmi，电网的节点导纳矩阵Y，矩阵中元素Yii = Gii+jBii表示机组i的自导纳,元素Yij = Gij+jBij表示机组i和机组j之间的互导纳，下标1、j表示机组序号，取值范围为I≤i≤n、l≤j≤η ; 数据获取模块，用于实时获取电网电力机组的电压U1、电流I,、转子角Q1、转速Co1、电功率P#并将这些参数发送给传播机理分析模块； 传播机理分析模块，用于根据来自预处理模块和数据获取模块的数据，计算扰动对各机组i的电功率影响Pei,及相对于各机组i的传播速度Vi，将得到的数据发送给频率传播机理分析模块；计算方法为: 电功率影响 2.根据权利要求1所述的大电网频率时空演变过程分析系统，其特征在于，所述数据获取模块由各电力机组的电力系统同步相量测量装置组成。3.根据权利要求1所述的大电网频率时空演变过程分析系统，其特征在于，还包括显示模块，用于对电网中运行参数进行显示，包括各机组节点的频率、功率、电压、转子角。4.根据权利要求3所述的大电网频率时空演变过程分析系统，其特征在于，所述显示模块包括地理信息显示模块、频率时空演变可视化模块、扰动点信息显示模块、扰动后功率分配显示模块和...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琦，李坚，杨三根，蔡东升，井实，易建波，江晨颖，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51