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摘 要：为充分利用广域测量系统WAMS（wide area measurement system）信息实现电力系统暂态稳定性快速在线识别，提出一种基于实测响应轨迹稳定边界的暂态不稳定识别方法.根据单机"位能脊"推导了单机-无穷大系统在相平面上的暂态稳定边界；证明单机无穷大系统任意比例剖分点处，由扰动能与电压相角构成的平面上的轨迹与相平面轨迹具有相似的几何特征，为间接利用发电机端口外网络测量信息识别电力系统暂态不稳定性提供了依据；证明了临界机组对的相轨迹上二阶导数等于零的点构成了系统的不返回边界，提出用临界机组对的相轨迹几何特征来识别系统暂态稳定性.为避免判据在线应用时受参数及不确定性干扰可能造成误判，对判据进行了实用性改进.利用PSASP 6.28 WEPRI 36节点仿真算例验证了所提判据的有效性.
关键词：单机位能脊；相平面；扰动能；不返回边界；临界机组对相轨迹
中图分类号：TM712 文献标志码：A
Transient Instability Detection of Power System Based on Stable Boundary of Actual Measurement Response Trajectory
LI Xian1， WEI Xiaoyan1， FAN Liquan2， QIAN Jun3， SONG Junying3
（1.College of Electric and Information Engineering， Hunan University， Changsha 410082，China；
2. State Grid Hunan Maintenance Company， Changsha 410004， China；
3. Hunan Electric Power Dispatch and Communication Center， Changsha 410007， China）
Abstract：In order to make full use of the information of wide area measurement system （WAMS） to rapidly identify the transient instability online， this study proposed a transient instability detection method based on stable boundary of actual measured response trajectory. The authors deduced the transient stable boundary condition on the phase portrait of OMIB system according to the ridge of one machine infinite bus （OMIB） system. It is found that the trajectory of disturbance energy versus voltage phase angle is geometrically similar with the phase trajectory at arbitrary point of OMIB system. The measured information outside generator bus can be used for identifying transient instability. Meanwhile， the points with zero second derivative form a no-returning boundary on the phase trajectory of critical unit pair， which shows that the geometrical feature can be used for identifying the transient stability. The authors also gave a checkout of the availability by the simulation test of PSASP6.28 WEPRI 36 bus system.
Key words：ridge of single generating unit； phase portrait； disturbance energy； no-returning boundary； phase trajectory of critical unit pair
隨着电网以及电力市场的日益发展，电网运行状态越来越接近临界状态，这给电网的安全稳定运行带来了一定的隐患，暂态稳定问题也更加突出[1].缺乏有效的电网在线稳定分析方法和相应的控制策略是错失最佳控制时机，引发停电事故的重要原因之一[2].因此快速、准确地识别出电力系统暂态不稳定对电力系统安全稳定运行显得尤为重要[3-4].
目前，电力系统暂态稳定分析主要采取的分析方法有时域仿真法和能量函数法[5-7].时域仿真法首先基于元件数学模型进行离线数值计算获取机组的摇摆曲线，然后通过两机功角的相对值与阈值的比较来判别系统稳定性.但在确定系统故障的临界切除时间时必须进行反复试凑，需要较长的计算时间，难以应用于在线稳定分析[8].基于暂态能量的方法能计及非线性、适应较大系统、计算速度快，并能给出稳定度，但是该方法在多机条件下的应用受到限制[9].随着电网日趋复杂，传统的电力系统稳定性分析已经不能满足安全稳定运行的要求[10].