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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种基于单调控制系统理论的电力系统低频减载有效性判别方法。包括：S1.根据全状态频率分析数学模型得到系统频率表达式，得到决定频率变化的控制变量和状态变量；S2：构造电力系统输入输出判定表达式Δh，并根据Δh求微分得到输出量变化量Δh′表达式，依据数学性质分析判定式Δh′中状态分量和控制分量的表达式，结合Δh′对各状态变量和Δh′对控制变量的变化曲线得到Δh′图像；S3：对Δh′图像从初始时刻到t时刻进行积分，得到原输出判定表达式Δh的符号特征，并根据符号特征判断系统是否为单调系统。本发明在电力系统采用全状态频率模型的基础下，为低频减载问题提供了新颖的数学分析工具，验证了低频减载控制的单调控制，并有助于指导控制设计与参数选择。

主权项：1.一种基于单调控制系统理论的电力系统低频减载有效性判别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定电力系统所采用的全状态频率分析数学模型，并根据建立的数学模型得到系统频率表达式，从而得到决定频率变化的控制变量和状态变量；S2：构造电力系统输入输出判定表达式Δh，并根据Δh求微分得到输出量变化量Δh′表达式，依据数学性质分析判定式Δh′中状态变量和控制变量的表达式，结合Δh′对各状态变量和Δh′对控制变量的变化曲线得到Δh′图像；S3：对步骤S2的Δh′图像从初始时刻到t时刻进行积分，得到原输出判定表达式Δh的符号特征，并根据符号特征判断系统是否为单调系统；所述步骤S1中全状态频率分析数学模型的确定方法具体为：将同步发电机机端节点用暂态电抗后的暂态电势节点代替，并将等值导纳并入网络节点电压方程得到一个包含电势节点的网络节点电压方程： 式中：YGG、YGL、YLG、YLL为计及同步发电机暂态电抗的分块导纳矩阵，下标G、L分别代表同步发电机和负荷；IG为同步发电机节点注入电流；将包含电势节点的网络节点电压方程分块展开，消去负荷节点电压VL得节点注入电流IG关于同步发电机q轴内电势向量E′q的表达式： 式中：Y′为简化导纳矩阵，借助xy坐标系与dq坐标系之间的转化公式，对IG＝Y′E′q进行坐标变化得dq坐标系下电流Id、Iq与电磁功率Pe关于同步发电机q轴内电势向量E′q的显式表达式： 式中：N为同步发电机总数，i和j为同步发电机的编号；Gij、Bij为简化导纳矩阵Y′的实、虚部；δij为暂态电势之间功角差；Pei是第i台同步发电机的电磁功率；将电磁功率表达式代入电力系统的微分方程，消去电力系统的代数方程，得到电力系统的全状态频率分析数学模型： 式中：δi是第i台同步发电机功角向量，ωs为同步发电机标称转速、ωi为第i台同步发电机的转速，PM,i为第i台同步发电机的输入机械功率；PSV,i、PC,i分别为第i台同步发电机的汽室输入功率、功率改变值，TSV,i为第i台同步发电机调速器的时间常数，TCH,i为第i台同步发电机汽室的时间常数，RD,i为第i台同步发电机的调速器的静调压系数；E′qi和E′qj分别为第i台同步发电机和第j台同步发电机的q轴内电势，Efd,i为第i台同步发电机的励磁电压，Vref,i为第i台同步发电机的电压调节内部参考值，T′d0,i为第i台同步发电机d轴暂态时间常数，Idi为第i台同步发电机的d轴电流，KA,i和TA,i分别为第i台同步发电机的一阶励磁调节器的比例系数和时间常数对角矩阵；所述步骤S1中得到决定频率变化的控制变量和状态变量的方法具体为：根据全状态频率分析数学模型中的第二个公式，可得第i台同步发电机系统频率表达式为： 由同步发电机系统频率表达式可得，决定频率变化的控制变量为负荷节点切载比率u，状态变量为机械功率PM、同步发电机功角δ、q轴暂态内电势E′q；所述步骤S2具体为：根据步骤S1的系统频率表达式以及对应的控制变量和状态变量，构造电力系统的输入输出判定表达式： 式中：x1、x2分别为t时刻对应于不同控制变量u1、u2的状态变量；根据Δh求微分得到输出量变化量Δh′表达式： 依据数学性质分析判定式Δh′中状态变量和控制变量的表达式，得t时刻输出量变化量Δh′对应某台同步发电机机械功率、同步发电机q轴内电势和同步发电机功角的灵敏度表达式为： 根据各个灵敏度表达式得变化量Δh′对各状态变量的变化曲线，通过差分法求得变化量Δh′对控制变量的变化曲线；结合Δh′对各状态变量和Δh′对控制变量的变化曲线得到Δh′图像；所述步骤S3具体为：对步骤S2中的Δh′图像进行零时刻到t时刻的积分，得到原输出判定表达式Δh的符号特征；当ht,x2,u2-ht,x1,u1≥0成立时，则系统为单调系统，满足保序特征，此时可采用低频减载处理故障；当ht,x2,u2-ht,x1,u1≥0不成立时，此时低频采取减载措施不利于频率恢复，建议采取其他措施恢复频率。

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