电力大系统实用动态安全域的降维与还原

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1、中文摘要在电力系统动态安全分析中，动态安全域(DSR)的方法是同目前广泛使用的逐点法截然不同的全新的方法学。DSR是注入功率空间上的集合，对于域中的任何一个点，在发生给定事故之后均可确保系统的暂态稳定性。通过大量对实际系统的仿真发现DSR可以近似用R"空间上的一个简单的超多面体表示，我们称其为实用动态安全域(PDSR)。它是由描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的平面和描述暂态稳定性临界点的临界超平面围成。应用PDSR进行安全稳定性分析，大量的复杂计算可以离线完成，在线使用时只需针对某一给定事故，判

2、别此时的注入是否位于PDSR之内，即可确定系统运行点是否是安全的。PDSR临界超平面通常是利用数值仿真法搜索到大量的临界点，然后通过最小二乘法拟合得到的，这种方法虽然可以达到很高的精度，但是随着电力系统规模的不断扩大，这项工作变得日益繁重，难以应用于实际大系统。所以找到一种J决速、准确的求取电力系统PDSR的新方法对于将DSR的方法推向实用有着重要意义。电力系统动态等值是一种有效的电力系统简化方法，与其他几种动态等值方法相比，应用系统模型的可达性格纳姆(reachabilityGram)识别相关的方法更

3、是一种快速、清晰的方法，它根据模型的可达性格纳姆矩阵，建立了识别发电机相关的充分且必要条件。非线性负荷节点的化简采用的是电流穴简化法，该法是把高斯消元法推广到处理非线性负荷，用恒定电流沟近似表达负荷。应用这项等值技术，本文提出的方法首先将高维的电力大系统动态等值简化为低维的等值系统，再对其进行数值仿真，拟合出等值系统的临界超平面，然后根据动态等值逆过程推导出了超平面还原的解析表达式。最后修正还原得到的超平面的系数，使得到的超平面通过一个由对原系统的详细模型进行仿真得到的临界点，可以在一定程度上改善临界超

4、平面的精度。基于本算法，本文开发了求取PDSR计算机程序，并用10机39节点的新英格兰系统和4机11节点WSCC系统的多个算例对本算法进行了校验，结果证明这种方法兼顾了临界超平面求取的速度与精度，使PDSR在实时安全性分析中的应用更易实现。关键词:实用动态安全域，临界超平面，动态等值简化，超平面还原ABSTRACTDiferentfromtraditional"point-wise"approach,themethodofDynamicSecurityRegion(DSR)isacompletelyne

5、wmethodologyinpowersystemdynamicsecurityanalysis.Itisasetdefinedininjectionspace.Everyoperationpointthatliesinitcanguaranteetransientstabilityofthesystem.Throughalotofsimulationsinrealpowersystems,wehavefoundthatDSRcanbeapproximatedbyasimplehyperpolyhedr

6、onininjectionspaceR"，whichisnamedasPracticalDynamicSecurityRegion(PDSR).Itissurroundedbyhyperplanes(HP)thatdescribetheupperandlowerlimitsofthenodeinjectionrealpowerandareverticaltothecoordinateaxesandcriticalHPsthatdescribethecriticalpointsoftransientsta

7、bility.Itcanbecalculatedof-lineandappliedon-linetodeterminewhetheranoperationpointissecureunderagivenfaultbyjudgingwhetherthecurrentinjectionliesinsidethePDSR.CriticalHPofPDSRisbasicallyconstructedbytheleast-squareapproach,whichuseslotsofcriticalpointsse

8、archedbynumericalsimulationonthebulkpowersystem.Thismethod,althoughaccurateenoughissotimeconsumingthatitcannotmeetrealtimeapplicationofbulkpowersystems.Dynamicequivalentisanefectivemethodforpowersystemreduction.Comparedwit