一种基于动态阻抗的电力系统稳定特性评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于动态阻抗的电力系统稳定特性评估方法，包括以下步骤：步骤1：获取目标网络的连接特性；步骤2：设置扰动方式，并通过潮流方程求取各时刻的动态等值阻抗矩阵；步骤3：根据动态等值阻抗矩阵得到电力系统源-网-荷节点的动态特性；步骤4：由不同的源-网-荷动态电气特性计算节点自稳因子和致稳因子，用于分析节点与整个网络之间的特性。本发明专利技术能量化分析动态过程中各节点之间的影响特性，最终得到各节点与整个网络之间的动态特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于动态阻抗的电力系统稳定特性评估方法。
技术介绍
随着全球经济的快速发展，电力网络的规模也越来越大，尤其是新技术新设备的不断应用，使得电网各部分之间的特性越来越复杂。电力网络的安全稳定运行越来越关系到国计民生与国家安全。随着电网规模的不断扩大，电网的动态特性越来越体现出复杂的非线性特性，传统意义上的建模方法已经越来越难以计算出各节点之间的耦合关联程度。在以往的系统调度运行中，工作人员往往只能通过经验判断电力网络的动态特性，对于各部分之间的动态特性及其所起到的作用不能量化分析，近几年全球都发生了多起大停电事故，而直到现在对于事故的成因和传播机理都没有一个明确的结论，通过分析网络的动态特性及各部分之间的相互影响大小，可以更深入的理解电气网络自身的特性。众所周知，在网络分析技术中，对于一个复杂网络的分析往往是从网络结构的角度，如度、介等指标，这些指标忽略了网络参数，与电力网络不完全相符。大量的研究表明，在电力网络中，常常有一些节点更容易影响整个网络，或有一些节点更容易被其他节点所影响，所以需要再考虑电气参数的基础上有针对性的对整个电力系统动态特性进行分析。以往的网络特性研究中，对于网络参数常常是认为其是静态参数，支路参数(R，L，C)则是元件特性的具体体现，进一步表示了源-网-荷之间的关系，而从20年前开始，就不断的有文献利用戴维南(Thevenin's)等值方法对电力系统等值分析；但当支路参数(R，L，C)与电量有关时，等值后的参数就是非线性参数，互相之间的关系也是非线性关系，这样的网络就是非线性网络，所以对于电力系统中源-网-荷特性的分析，需要考虑动态支路参数影响。现有的网络技术应用于电力系统分析，也主要都是从静态角度分析一个具有电气参数特性的网络结构中，各部分之间的相互耦合联系强弱，并认为两个节点之间的相互影响相同，但这并不完全符合电力系统实际，在实际电力系统中既存在有部分节点的电压容易受到其他节点注入电流变化的影响，但该节点注入电流的变化却对其他节点的节点电压影响较小；又存在部分节点的电压不容易被其他节点注入电流变化所影响，但是该节点注入电流的变化却对其他节点的节点电压有较大影响的情况，即区域之间的相互影响程度大小并不一致。因此需要提供一种电力系统稳定特性评估方法，能够从动态角度，有效地分析本节点对其他节点造成影响大小，以及其他节点对本节点造成影响大小。目前常用的动态分析方法有小干扰分析法、时域仿真法和动态潮流法等等。近几年也不断有新的动态分析方法提出，如建立多目标动态优化模型，计算动态潮流，考虑网络结构熵等等，但主要都是针对某一具体运行条件，使得结果具有一定的局限性，无法完全量化各区域之间的动态电气特性及其重要程度因此迫切的需要提供一种能实时量化跟踪动态过程中电力系统稳定特性的评估方法。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是，针对网络技术应用于电力系统实际的不足，提供了一种基于动态阻抗的电力系统稳定特性评估方法，能够实时分析网络中源-网-荷各节点之间的动态电气特性。本专利技术提供的技术方案为：一种基于动态阻抗的电力系统稳定特性评估方法，包括以下步骤：步骤1：在整个电力系统中，得到需要分析时刻的当前电力网络连接特性，电力网络连接特性包括电力系统的网络拓扑结构与网络拓扑参数；步骤2：设置扰动方式，选择任一能反映系统运行状态的实数参变量λ，并跟踪扰动后λ的变化；λ只要是实变量，且可以反映电网运行状态，就可以适用后续公式进行电力系统稳定特性评估方法；通过潮流计算求取各时刻的动态等值阻抗矩阵Zdyn/λ；该矩阵中第i行第j列的元素为：为i号节点的节点电压，为j号节点的注入电流，1≤i,j≤m+s+n；m是发电机节点个数，n是负荷节点个数，s是连接节点个数；步骤3：根据步骤2所得的动态等值阻抗矩阵，求取源-网-荷节点之间的动态电气特性；具体如下：AU·GAU·TAU·L=ZGGZGTZGLZTGZTTZTLZLGZLTZLLAI·GAI·TAI·L]]>其中：ΔU·G=ΔU·G1ΔU·G2...ΔU·Gm,ΔU·T=ΔU·T1ΔU·T2...ΔU·Ts,ΔU·LΔU·L1ΔU·L2...ΔU·Ln,]]>AI·G=ΔI·G1ΔI·G2...ΔI·Gm,AI·T=ΔI·T1ΔI·T2...ΔI·Ts,AI·L=ΔI·L1ΔI·L2...ΔI·Ln;]]>下标G、T和L分别表示发电机节点、连接节点和负荷节点；分别表示发动机节点、连接节点和负荷节点的节点电压变化量列向量；分别表示发动机节点、连接节点和负荷节点的注入电流变化量列向量；ZGL表示发电机节点到负荷节点的动态互阻抗；以负荷节点与其他节点之间的特性为例，负荷节点的节点电压变化量列向量计算公式如下：AU·L=MΔU·G+NΔI·L]]>其中有：M=(E+TZLL-1)-1TZGL-1N=(E+TZLL-1)-1ZLLT=ZLG(ZGL-1ZGG-ZLL-1ZLG)-1]]>E是单位矩阵，N是面向负荷的系统等值阻抗矩阵，M是负荷节点电压与发电机节点电压相互关系矩阵；具体到负荷节点i,1≤i≤n，有：ΔU·Li=Σk=1mMikΔU·Gk+NiiΔI·Li+Σj=1,j≠inNijΔI·Lj]]>其中Mik是矩阵M第i行k列元素，Nii是矩阵N第i行i列的元素，Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态阻抗的电力系统稳定特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在整个电力系统中，得到需要分析时刻的当前电力网络连接特性，电力网络连接特性包括电力系统的网络拓扑结构与网络拓扑参数；步骤2：设置扰动方式，选择任一能反映系统运行状态的实数参变量λ，并跟踪扰动后λ的变化；通过潮流计算求取各时刻的动态等值阻抗矩阵Zdyn/λ；该矩阵中第i行第j列的元素为：为i号节点的节点电压，为j号节点的注入电流，1≤i,j≤m+s+n；m是发电机节点个数，n是负荷节点个数，s是连接节点个数；步骤3：根据步骤2所得的动态等值阻抗矩阵，求取源‑网‑荷节点之间的动态电气特性，由各节点的节点电压变化量表征；具体如下：ΔU·GΔU·TΔU·L=ZGGZGTZGLZTGZTTZTLZLGZLTZLLΔI·GΔI·TΔI·L]]>其中：ΔU·G=ΔU·G1ΔU·G2···ΔU·Gm,ΔU·T=ΔU·T1ΔU·T2···ΔU·Ts,ΔU·L=ΔU·L1ΔU·L2···ΔU·Ln,]]>ΔI·G=ΔI·G1ΔI·G2···ΔI·Gm,ΔI·T=ΔI·T1ΔI·T2···ΔI·Ts,ΔI·L=ΔI·L1ΔI·L2···ΔI·Ln;]]>下标G、T和L分别表示发电机节点、连接节点和负荷节点；分别表示发动机节点、连接节点和负荷节点的节点电压变化量列向量，用以表征各节点的节点电压在当前时刻容易受影响的程度；分别表示发动机节点、连接节点和负荷节点的注入电流变化量列向量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于动态阻抗的电力系统稳定特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在整个电力系统中，得到需要分析时刻的当前电力网络连接特性，电力网络连
接特性包括电力系统的网络拓扑结构与网络拓扑参数；
步骤2：设置扰动方式，选择任一能反映系统运行状态的实数参变量λ，并跟踪扰动后λ
的变化；
通过潮流计算求取各时刻的动态等值阻抗矩阵Zdyn/λ；
该矩阵中第i行第j列的元素为：
为i号节点的节点电压，为j号节点的注入电流，1≤i,j≤m+s+n；
m是发电机节点个数，n是负荷节点个数，s是连接节点个数；
步骤3：根据步骤2所得的动态等值阻抗矩阵，求取源-网-荷节点之间的动态电气特性，
由各节点的节点电压变化量表征；具体如下：
ΔU·GΔU·TΔU·L=ZGGZGTZGLZTGZTTZTLZLGZLTZLLΔI·GΔI·TΔI·L]]>其中：
ΔU·G=ΔU·G1ΔU·G2···ΔU·Gm,ΔU·T=ΔU·T1ΔU·T2···ΔU·Ts,ΔU·L=ΔU·L1ΔU·L2···ΔU·Ln,]]>ΔI·G=ΔI·G1ΔI·G2···ΔI·Gm,ΔI·T=ΔI·T1ΔI·T2···ΔI·Ts,ΔI·L=ΔI·L1ΔI·L2···ΔI·Ln;]]>下标G、T和L分别表示发电机节点、连接节点和负荷节点；分别表示
发动机节点、连接节点和负荷节点的节点电压变化量列向量，用以表征各节点的节点电压在
当前时刻容易受影响的程度；分别表示发动机节点、连接节点和负荷节点的
注...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣然，胡臻，宋军英，李培强，张润贤，
申请(专利权)人：湖南大学，国家电网公司，国网湖南省电力公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43