在电力系统运行的过程中,暂态稳定性是一个非常关键的方面,其涉及到在遭受扰动后的系统能否快速恢复到稳定状态。暂态稳定性评估(Transient Stability Assessment, TSA)是一个复杂的计算过程,它需要评估故障后系统动态行为的稳定性。随着系统规模的增加,时域仿真方法的计算复杂度变得难以容忍,因此电力系统的在线暂态稳定性评估方法受到了系统操作员的广泛关注。文章《基于机组对法的电力系统暂态稳定性评估》提出了一个新的方法,这种方法结合了直接分析和时域分析的思路,有望提高暂态稳定性的评估效率和准确性。
暂态稳定性评估的基础是分析电力系统中各个机组的动力学行为。传统的暂态稳定性评估方法通常需要定义系统的惯性中心(Center of Inertia, COI),但本文提出的机组对法避免了这种定义,而是采用了一种基于部分能量函数的新思路。具体来说,在故障清除后的过程中,对于转子速度差异较大的机组对进行定义,并将其系统稳定性分析转化为几个机组对的稳定性分析。这种方法简化了计算过程,同时允许评估每个机组对的稳定性裕度。
在实际应用中,可以使用故障清除后预测的功率角度曲线来评估机组对的稳定性。这不仅有助于预测系统的稳定性,而且为操作人员提供了及时的决策支持。通过这种方法,可以有效地评估系统的暂态稳定性,进而采取相应的控制措施来防止系统失稳。
文章中提到的“部分能量函数”和“个体机组能量函数”是进行暂态稳定性评估的重要概念。部分能量函数是指系统在特定运行条件下,与暂态过程相关的能量水平。它可以从理论上推导出系统的稳定条件,并在仿真中用来预测系统的稳定性。个体机组能量函数是针对单个机组而言的,它可以帮助分析在系统中具体哪一个机组可能成为关键因素,影响整个系统的稳定性。
此外,文章还回顾了历史上暂态稳定性研究的重要进展。例如,Fouad和Stanton在1981年通过一系列实际电力系统的模拟展示了电力系统的不稳定性现象,并提出了两个重要的猜想:一是并非所有故障清除时的额外动能直接导致系统分离,一部分动能需要进行校正;二是如果有多于一个机组趋于失步,则不稳定性由一些不稳定的关键机组的运动决定。这些猜想推动了暂态稳定性研究的两个不同方向的发展。
在现代电力系统中,系统通常运行在复杂的状态下,并且可能受到紧张的运行条件的影响,这要求系统操作员对暂态稳定性评估负有极大的责任。由于系统规模的增加,时域仿真的计算复杂度变得难以接受,因此,电力系统操作员更倾向于使用瞬态能量方法来进行在线暂态稳定性评估。Xue和Pavella所发展的EEAC和SIME技术正是受到上述猜想的启发,这些方法现在仍然在暂态稳定性研究中占据重要地位。
总结来说,暂态稳定性是电力系统运行中的一个核心问题,直接关系到系统的安全性和可靠性。本文提出的基于机组对法的电力系统暂态稳定性评估方法,结合了直接分析和时域分析的优点,简化了分析过程,提高了评估的效率,并能够评估系统中关键机组对的稳定性裕度。这对于电力系统的稳定运行具有重要的理论和实践意义。