一种静态电压稳定性量化评估方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种静态电压稳定性量化评估方法及系统，包括：根据预先获取的节点导纳矩阵和节点电压相量计算节点关联电压相量；根据节点关联电压相量计算节点的电压关联裕度指标，并根据电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估。本发明专利技术提供的技术方案具有计算效率高、准确性好、适用性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种静态电压稳定性量化评估方法及系统
本专利技术涉及电力系统电压稳定性分析技术，具体涉及一种静态电压稳定性量化评估方法及系统。
技术介绍
受能源资源和生产力逆向分布的国情制约，就地平衡的电力发展方式难以为继，未来将出现更大规模的特高压跨区电力输送。现在的用电格局主要呈现以下特征：受端电网承载有功负荷多，区外受电比例大，本地无功电源支撑相对不足，电压稳定性问题较为突出。随着工业负荷和居民负荷逐步加重，受端电网系统运行状态不断向临界点靠近，电压稳定裕度不断降低，电压失稳风险加大。因此，深入研究适应现代电力系统特性的电压稳定性分析方法对于准确定位电压薄弱区域、增强电网电压安全性具有重要的指导意义。电压稳定性分析方法通常用于衡量电力系统对全网有功负荷的承载能力或者节点对负荷变动的抗扰动能力。电压稳定性可划分为静态电压稳定性和大扰动电压稳定性两类。静态电压稳定性分析方法通过计算相应指标来反映系统的电压稳定程度，主要包括状态指标和裕度指标。状态指标主要包括灵敏度指标、雅可比矩阵奇异值或特征值、试验函数和二阶指标、阻抗模指标、能量函数指标等；状态指标可以根据当前运行状态直接得到，往往计算较为简单，可以在线使用，但状态指标一般具有较强的非线性，且难以考虑系统约束条件，因此在准确性和适用范围方面表现不佳。裕度指标主要分为功率裕度指标和电压裕度指标，均以功率或电压当前运行水平与边界临界值相比得到；裕度指标能够指明当前运行状态离边界点的距离，并且通过对临界边界的求取考虑系统的各类约束条件，因此更准确地衡量了电压稳定程度。相较于状态指标，裕度指标蕴含的信息量大，可方便地计及过渡过程中各种因素如约束条件、发电机有功分配、负荷增长方式的影响；但由于求取临界值所涉及的计算较复杂，裕度指标计算时间往往都比较长，计算效率低，因此需要提供一种静态电压稳定性量化评估方法及系统来提高计算效率和准确性。
技术实现思路
为了克服现有静态电压稳定性分析方法在准确性、适用性及计算效率等方面的不足，本专利技术提供一种静态电压稳定性量化评估方法及系统，通过计算各节点的电压关联裕度指标(voltageinterrelatedmarginindex,VIMI)实现系统电压稳定性量化评估。本专利技术提供一种静态电压稳定性量化评估方法，包括：根据预先获取的节点导纳矩阵和采集的节点电压相量计算各节点关联电压相量；根据节点关联电压相量计算节点的电压关联裕度指标，并根据节点的电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估。按下式计算节点关联电压相量：其中，V′m为节点m对于节点k的关联电压相量，k∈N,m∈N，N为电力系统节点个数，Vm为节点m的电压相量，Ykm为节点k与节点m之间的互导纳，Ykj为节点k与节点j之间的互导纳，|V′m|为节点m对于节点k的关联电压幅值，δ'm为V′m的等值相角，k为任意节点，j为除节点k外的任意节点。按下式计算节点的电压关联裕度指标：其中，VIMIk为节点k的电压关联裕度指标，Vk为节点k的电压相量，Vm'为节点m对于节点k的关联电压相量。所述根据节点的电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估，所述电压关联裕度指标的取值越大，则所述电压稳定性越差；所述电压关联裕度指标的取值范围为0-1。所述电压关联裕度指标计算公式按如下方式求得：计算节点的注入电流，计算公式如下所示：计算注入节点的复功率，计算公式如下所示：上两式中，Ik为注入节点k的电流，为注入节点k的复功率；Ykm为节点k与节点m之间的互导纳，k∈N,m∈N，N为电力系统节点个数，Vm为节点m的电压相量，Vk为节点k的电压相量；将上述计算注入节点复功率的公式中节点k与节点m之间的互导纳Ykm用节点k的自导纳Ykk表示，则有：式中，V′m为节点m对于节点k的关联电压相量，δk为节点k的电压相角，δ'm为V′m的等值相角；对上式进行整理，可得：令δ＝δk-δm'，则上式的实部和虚部可分别表示如下：实部：虚部：对于由上述实部和虚部组成的方程组，使用牛顿-拉夫逊法求解，当其雅克比矩阵奇异时，对应的解为系统临界稳定状态，即有：由上式可得：由于对任意常数k，均有：由上式可得：其中，VIMIk为节点k的电压关联裕度指标，这里表示：当VIMIk的值为1时节点k处于临界稳定状态；当节点k的VIMIk值为0时，则有：根据和得出此时节点k的注入电流Ik＝0，节点k为空载状态；式中，其中，V′m为节点m对于节点k的关联电压相量，k∈N,m∈N，N为电力系统节点个数，Vm为节点m的电压相量，Ykj为节点k与节点j之间的互导纳，|V′m|为节点m对于节点k的关联电压幅值，δ'm为V′m的等值相角。所述电压关联裕度指标的取值范围为0-1，且数值越大电压稳定性越差。本专利技术提供一种静态电压稳定性量化评估系统，包括：第一计算模块：根据预先获取的节点导纳矩阵和采集的节点电压相量计算各节点关联电压相量；第二计算模块：根据节点关联电压相量计算节点的电压关联裕度指标，根据电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估。所述第一计算模块按下式计算节点的关联电压相量：其中，V′m为节点m对于节点k的关联电压相量，k∈N,m∈N，N为电力系统节点个数，Vm为节点m的电压相量，Ykm为节点k与节点m之间的互导纳，Ykj为节点k与节点j之间的互导纳，|V′m|为节点m对于节点k的关联电压幅值，δ'm为V′m的等值相角，k为任意节点，j为除节点k外的任意节点。所述第二计算模块按下式计算节点的电压关联裕度指标：其中，VIMIk为节点k的电压关联裕度指标，Vk为节点k的电压相量，V′m为节点m对于节点k的关联电压相量。所述第二计算模块根据电压关联裕度指标的具体取值对节点的静态电压稳定性进行评估，且所述电压关联裕度指标的取值越大，则所述第二计算模块判断电压稳定性越差；所述电压关联裕度指标的取值范围为0-1。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的技术方案，通过节点导纳矩阵和节点电压相量数据实时评价系统中各节点的静态电压稳定性，计及了所有关联节点对目标节点电压稳定性的影响。可以实时量化评估当前运行状态下系统内所有节点的静态电压稳定性，挖掘电压稳定薄弱区域，进而为提高系统电压稳定性措施的制定提供技术支撑。本专利技术提供的技术方案，计算中无需进行网络等值、线性化和矩阵求逆等过程，且使用的节点导纳矩阵是高度稀疏矩阵，具有计算效率高、准确性好、适用性强等优点。附图说明图1为本专利技术一种静态电压稳定性量化评估方法流程图；图2为2016年北京220kV电网八分区运行示意图；图3为本专利技术实施例提出的基于节点导纳矩阵的静态电压稳定性量化评估方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明：如图1所示，本专利技术提供一种静态电压稳定性量化评估方法，包括：根据预先获取的节点导纳矩阵和采集的节点电压相量计算各节点的关联电压相量；根据节点的关联电压相量计算节点的电压关联裕度指标，并根据节点的电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估。所述节点导纳矩阵从SCADA中读取；所述电压相量从PMU中采集；按下式计算节点的关联电压相量：其中，V′m为节点m对于节点k的关联电压相量，k∈N,m∈N，N为电力系统节点个数，Vm为节点m的电压相量，Ykm为节点k本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静态电压稳定性量化评估方法，其特征在于，包括：根据预先获取的节点导纳矩阵和采集的节点电压相量计算各节点关联电压相量；根据节点关联电压相量计算节点的电压关联裕度指标，并根据节点的电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种静态电压稳定性量化评估方法，其特征在于，包括：根据预先获取的节点导纳矩阵和采集的节点电压相量计算各节点关联电压相量；根据节点关联电压相量计算节点的电压关联裕度指标，并根据节点的电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估。2.如权利要求1所述的静态电压稳定性量化评估方法，其特征在于，按下式计算节点关联电压相量：其中，Vm'为节点m对于节点k的关联电压相量，k∈N,m∈N，N为电力系统节点个数，Vm为节点m的电压相量，Ykm为节点k与节点m之间的互导纳，Ykj为节点k与节点j之间的互导纳，|Vm'|为节点m对于节点k的关联电压幅值，δ'm为Vm'的等值相角，k为任意节点，j为除节点k外的任意节点。3.如权利要求1所述的静态电压稳定性量化评估方法，其特征在于，按下式计算节点的电压关联裕度指标：其中，VIMIk为节点k的电压关联裕度指标，Vk为节点k的电压相量，Vm'为节点m对于节点k的关联电压相量。4.如权利要求1所述的静态电压稳定性量化评估方法，其特征在于，所述根据节点的电压关联裕度指标对静态电压稳定性进行评估，所述电压关联裕度指标的取值越大，则所述电压稳定性越差；所述电压关联裕度指标的取值范围为0-1。5.如权利要求4所述的静态电压稳定性量化评估方法，其特征在于，所述电压关联裕度指标计算公式按如下方式求得：计算节点的注入电流，计算公式如下所示：计算注入节点的复功率，计算公式如下所示：上两式中，Ik为注入节点k的电流，为注入节点k的复功率；Ykm为节点k与节点m之间的互导纳，k∈N,m∈N，N为电力系统节点个数，Vm为节点m的电压相量，Vk为节点k的电压相量；将上述计算注入节点复功率的公式中节点k与节点m之间的互导纳Ykm用节点k的自导纳Ykk表示，则有：式中，Vm'为节点m对于节点k的关联电压相量，δk为节点k的电压相角，δ'm为Vm'的等值相角；对上式进行整理，可得：令δ＝δk-δm'，则上式的实部和虚部可分别表示如下：实部：虚部：对于由上述实部和虚部组成的方程组，使用牛顿-拉夫逊法求解，当其雅克比矩阵奇异时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一驰，张书瑀，周勤勇，姜懿郎，代倩，张玉红，云雷，杨京齐，覃琴，施浩波，韩奕，苏丽宁，孙健，张岩，杨楠，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11