考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法技术

本发明专利技术提供一种考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法，包括以下步骤：修改发电机节点类型，投运无功补偿装置并搜索电压薄弱节点；将负荷模型设定为恒功率模型，并设置稳定计算程序仿真参数；输出薄弱节点的V-T曲线和P-T曲线；进行静态电压稳定判断。本发明专利技术在投运无功补偿设备时调整负荷水平并根据各站电压变化能得到薄弱节点，缩短薄弱节点搜索时间，且在计算过程中综合考虑离散分布的各负荷站无功补偿，所得计算结果贴合实际电网运行状况；改善普通潮流计算方法在电压稳定极限点附近不易收敛的问题，提升大型电网极限计算效率且所得到的极限值更精确；该方法同时能够针对具体地区电网控制负荷增长时间和斜率，具有较大适用范围。

【技术实现步骤摘要】
考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法。
技术介绍
电力系统电压稳定是系统受到小扰动或者大扰动后电压能够恢复稳定而不发生电压崩溃的能力，其主要分为静态电压稳定和暂态电压稳定。静态电压稳定的本质是系统向负荷提供的功率可以随电流的增加而增加，在负荷增加等扰动时所有母线具有维持电压稳定的能力，同时功角和频率不发生显著的变化。《电力系统安全稳定导则》中规定，当系统经弱联系向受电系统供电或者受端系统无功电压不足时，需要进行电压稳定性校验。对于系统电压稳定而言，静态电压稳定可以表征网络是否存在潮流解，是首先需要满足的。而静态电压稳定极限值可以用于表征当前运行状态距离极限运行状态的距离，通过该值可以判断当前负荷水平下系统是否能够维持电压稳定，对电力系统安全稳定具有重要参考价值。电压稳定问题往往出现在重负荷工况下，此状态下系统运行备用少，尤其是无功备用紧张。运行导则中要求无功补偿应满足分层分区就地平衡的原则，避免长距离传输无功。受端电网无功缺额大时，发电机及其励磁装置在无功缺额时起到重要作用，配置不同励磁系统的发电机对电压支撑能力不同，快速励磁调节系统可以通过其过励使得近端母线电压快速恢复，这对于远端母线电压恢复作用较小。而实际上励磁系统由于励磁绕组热容量限制不能长时间处于过励状态，在计算静态电压稳定极限时应该采取措施对发电机过励状态进行合理限制，以避免计算结果偏乐观。此外，传输线路的电压水平会对线路的有功功率的传输能力带来影响，常通过无功补偿来同时满足传输能力和电压水平的双重要求。并联电容器作为调压手段可以改变负荷功率因数从而提高静态电压稳定极限，然而当负荷增长、电压跌落时，并联电容器所提供的无功与电压平方成正比，此时电容器调压能力下降，这时静态电压稳定极限也将下降。因此实际系统的静态电压稳定极限求取应该充分计及并联无功补偿的影响，以得到更符合实际情况静态电压稳定极限。鉴于不计及励磁系统的过励限制会得到偏乐观的极限值，而不充分积极无功补偿会得到偏悲观的极限值，两者间的权重难以通过解析方法得到确切值，需要综合考虑两者间的相互影响对原有的仿真方法进行改进。《电力系统安全稳定计算规定》中用dP/dv>0或者dQ/dv>0作为静态电压稳定判据，若考虑到静态电压稳定极限点刚好是线路传输功率的极限，所以可以用静态电压稳定极限功率来分析系统的静态电压稳定程度。目前，已有诸多文献针对电压失稳临界点的求取方法进行改进，利用特征值和潮流多解等方法求取临界点，提高计算准确度。已有的工程计算方法上，V-Q曲线法通常在负荷节点上加设调相机来关注无功注入随预设电压的变化关系，该方法可以了解电压稳定对无功补偿的要求，然而并不能得到需求的功率增量且需要对多个功率水平进行多次计算，计算量大、耗时长，仅适用于表征局部无功补偿情况而非全局无功补偿。工程应用中我们主要用电力系统仿真软件来研究电压稳定，如BPA等，按照导则规定增加负荷直到潮流不收敛，认为此时传输的功率即为极限。然而在电压稳定极限点附近普通潮流算法存在不收敛的问题，此时的P-V曲线并不能准确表征电压稳定极限。此外，规定中在计算静态电压稳定极限时并没有指出如何对发电机励磁系统进行合理限制，也没有针对无功补偿做出规定。传统基于潮流的极限计算方法在增加负荷的计算中并没有考虑各元件模型的微分方程，在工程实际中难以准确反映母线最大载负荷能力。鉴于已有方法计算量大、耗时长，且计算出的极限值与实际电网存在差异，寻求一种能够计及无功补偿及发电机无功输出能力的静态稳定极限改进计算方法显得尤为重要。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法，通过确定地区电网静态电压稳定极限，实现对静态电压稳定性的判断。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法，所述地区电网无功支撑能力包括发电机无功输出能力和无功补偿装置的无功输出能力；所述方法包括以下步骤：步骤1：修改发电机节点类型，投运无功补偿装置并搜索电压薄弱节点；步骤2：将负荷模型设定为恒功率模型，并设置稳定计算程序仿真参数；步骤3：输出薄弱节点的V-T曲线和P-T曲线；步骤4：根据静态电压稳定极限进行静态电压稳定判断。所述步骤1之前包括确定地区电网信息，所述地区电网信息包括发电机装机情况、发电机无功输出能力以及无功补偿装置的配置情况。所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1-1：先将发电机PV节点修改为PQ节点，然后将该PQ节点的负荷值调整为负值，以表征该PQ节点为地区提供有功出力和无功出力；修改的过程中进行潮流计算，若地区电压超过正常运行水平，则按恒功率因数同等比例增加地区负荷，功率缺额由地区以外的发电机提供，逐个修改发电机节点类型，并进行潮流计算，直至所有发电机节点修改完毕；步骤1-2：投运无功补偿装置并搜索薄弱节点，所述薄弱节点是指恒功率因数增长过程中电压变化最大的负荷节点；具体有：在投入无功补偿装置后进行潮流计算，若地区电压超过正常运行水平，则采用恒功率因数方式增加地区负荷以降低地区电压水平，逐站投入无功补偿装置，并进行潮流计算，直至无功补偿装置全部投入；在改变地区负荷过程中，负荷节点电压发生变化，电压变化越大的负荷节点离静态电压稳定极限越近，搜索地区电网内电压变化最大的负荷节点为薄弱节点。所述步骤2具体包括以下步骤：步骤2-1：将负荷模型设定为恒功率模型，恒功率模型表示为：S＝P0+jQ0(1)式(1)中，P0表示负荷节点初始有功功率，Q0表示负荷节点初始无功功率；步骤2-2：设置稳定计算程序仿真参数，所述稳定计算程序仿真参数包括仿真步长和仿真时间；具体有：按恒功率因数方式增加地区负荷，并确定地区负荷增长斜率；调用步骤1的潮流计算结果，利用稳定计算程序输出仿真结果，若仿真过程中地区电网未发生电压失稳，则增大负荷增长斜率并延长仿真时间，若仿真过程中地区电网发生电压失稳，则降低负荷增长斜率并调整仿真时间。所述步骤3中，根据稳定计算程序输出的仿真结果，输出薄弱节点的V-T曲线和P-T曲线，确定电压崩溃时刻T以及该时刻对应的电压V，根据输出的地区电网所有负荷有功功率与薄弱节点的电压绘制P-V曲线，分岔点对应的功率值即为该地区电网静态电压稳定极限。所述步骤4中，根据静态电压稳定极限进行静态电压稳定判断，具体有：若地区负荷大于静态电压稳定极限，则该地区电网会发生电压失稳；若地区负荷小于静态电压稳定极限，则该地区电网不会发生电压失稳。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)确定静态电压稳定极限时将负荷区的发电机励磁系统热容量限制转化成潮流中的负负荷控制，通过修改发电机节点类型使得发电机在负荷增长过程中按照其最大无功输出能力提供无功支撑，同时并没有影响发电机有功出力特性，计算结果更贴合实际电网的电压稳定极限；(2)本专利技术考虑实际电网中无功补偿装置对静态电压稳定极限的影响，在投运无功补偿设备时调整负荷水平并根据各站电压变化能得到薄弱负荷节点，缩短薄弱节点搜索时间，且在计算过程中综合考虑离散分布的各负荷站无功补偿，所得计算结果贴合实本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法，其特征在于：所述地区电网无功支撑能力包括发电机无功输出能力和无功补偿装置的无功输出能力；所述方法包括以下步骤：步骤1：修改发电机节点类型，投运无功补偿装置并搜索电压薄弱节点；步骤2：将负荷模型设定为恒功率模型，并设置稳定计算程序仿真参数；步骤3：输出薄弱节点的V‑T曲线和P‑T曲线；步骤4：根据静态电压稳定极限进行静态电压稳定判断。

【技术特征摘要】
1.考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法，其特征在于：所述地区电网无功支撑能力包括发电机无功输出能力和无功补偿装置的无功输出能力；所述方法包括以下步骤：步骤1：修改发电机节点类型，投运无功补偿装置并搜索电压薄弱节点；步骤2：将负荷模型设定为恒功率模型，并设置稳定计算程序仿真参数；步骤3：输出薄弱节点的V-T曲线和P-T曲线；步骤4：根据静态电压稳定极限进行静态电压稳定判断；所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1-1：先将发电机PV节点修改为PQ节点，然后将该PQ节点的负荷值调整为负值，以表征该PQ节点为地区提供有功出力和无功出力；修改的过程中进行潮流计算，若地区电压超过正常运行水平，则按恒功率因数同等比例增加地区负荷，功率缺额由地区以外的发电机提供，逐个修改发电机节点类型，并进行潮流计算，直至所有发电机节点修改完毕；步骤1-2：投运无功补偿装置并搜索薄弱节点，所述薄弱节点是指恒功率因数增长过程中电压变化最大的负荷节点；具体有：在投入无功补偿装置后进行潮流计算，若地区电压超过正常运行水平，则采用恒功率因数方式增加地区负荷以降低地区电压水平，逐站投入无功补偿装置，并进行潮流计算，直至无功补偿装置全部投入；在改变地区负荷过程中，负荷节点电压发生变化，电压变化越大的负荷节点离静态电压稳定极限越近，搜索地区电网内电压变化最大的负荷节点为薄弱节点。2.根据权利要求1所述的考虑地区电网无功支撑能力的静态电压稳定性判断方法，其特征在于：所述步骤1之前包括确定地区电网信息，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥成，陆勇，张博，潘艳，李楠，陶昕，田旭，成静，苗淼，靳宝宝，马雪，车琰瑛，梁国勇，彭飞，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网青海省电力公司，国网青海省电力公司经济技术研究院，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：北京;11