一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法技术方案

本发明专利技术公开了电力系统技术领域的一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，旨在解决现有技术中静态电压稳定极限与稳定裕度计算迭代次数多，计算效率无法满足当前电网安全稳定运行要求的技术问题。所述方法包括如下步骤：确定互联系统送受端；获取送受端系统等值阻抗或／和受端系统负荷节点极限功率，所述送受端系统等值阻抗的获取方法包括基于母线短路方式；基于送受端系统等值阻抗或／和受端系统负荷节点极限功率估算互联系统电压静态稳定裕度。

An estimation method of static voltage stability margin based on Thevenin equivalent

【技术实现步骤摘要】
一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法
本专利技术涉及一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，属于电力系统

技术介绍
20世纪70年代后期以来，国际上相继发生多次由于电力系统电压失稳而导致的大停电事故，这些事故造成了巨大的经济损失和社会影响。随着经济快速发展，电网规模和电能需求与日俱增，负荷中心发生电压失稳的风险也越来越高。快速获取系统电压稳定极限与稳定裕度，不仅有助于电网运行控制人员及时作出正确的运行控制决策，同时对于防范电网停电事故和规划电网运行建设有着重大意义。现有的静态电压稳定分析是以系统的潮流方程为基础，通过迭代求解的方法来判别系统的电压稳定性，主要包括连续潮流法、非线性规划法、灵敏度分析法、奇异值分析方法以及潮流多解法等分析方法。但现有的静态电压稳定极限与稳定裕度的计算方法存在迭代次数多的问题，计算效率无法满足当前电网安全稳定运行的要求。因而迫切需要一种能够快速计算系统电压稳定极限与稳定裕度的方法，以辅助电网运行控制人员快速进行决策，降低电压失稳所造成的大范围停电风险。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，以解决现有技术中静态电压稳定极限与稳定裕度计算迭代次数多，计算效率无法满足当前电网安全稳定运行要求的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，包括如下步骤：确定互联系统送受端；获取送受端系统等值阻抗或/和受端系统负荷节点极限功率，所述送受端系统等值阻抗的获取方法包括基于母线短路方式；基于送受端系统等值阻抗或/和受端系统负荷节点极限功率估算互联系统电压静态稳定裕度。进一步地，基于送受端系统等值阻抗估算系统电压静态稳定裕度，包括：计算送端系统等值阻抗与受端系统等值阻抗的比值，获取阻抗裕度指标值；基于阻抗裕度指标值估算互联系统电压静态稳定裕度。进一步地，基于阻抗裕度指标值估算互联系统电压静态稳定裕度，包括：互联系统电压静态稳定裕度与所述阻抗裕度指标值成反比。进一步地，基于受端系统负荷节点极限功率估算互联系统电压静态稳定裕度，包括：获取受端系统负荷节点起始功率；计算受端系统负荷节点极限功率与起始功率的差值；计算所述差值与所述极限功率的比值，获取负荷裕度指标值；基于负荷裕度指标值估算互联系统电压静态稳定裕度。进一步地，基于负荷裕度指标值估算互联系统电压静态稳定裕度，包括：互联系统电压静态稳定裕度与所述负荷裕度指标值成正比。进一步地，确定互联系统送受端或/和获取受端系统负荷节点起始功率的方法，包括：基于潮流计算结果。进一步地，所述负荷裕度指标值，其计算公式如下：式中，PLmg为负荷裕度指标值，Pmax为受端系统负荷节点极限功率，P0为受端系统负荷节点起始功率。进一步地，所述送受端系统等值阻抗，其计算公式如下：式中，XS1为送端系统等值阻抗，XS2为受端系统等值阻抗，XL为互联系统联络线的阻抗，I2为受端系统短路后由送端系统向短路点提供的短路电流，I1为送端系统短路后由受端系统向短路点提供的短路电流，IZ1为送端系统短路后的短路电流，IZ2为受端系统短路后的短路电流。进一步地，所述受端系统负荷节点极限功率，其计算公式如下：式中，Pmax为受端系统负荷节点极限功率，ES为送端等效电压源内电势，为阻抗角，XS为送端等效电压源内阻抗，XL为互联系统联络线阻抗，Xt为互联系统变压器阻抗。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：利用母线短路方式快速计算获取送受端系统的等值阻抗，基于送受端系统等值阻抗求取阻抗裕度指标值；利用电网网架参数快速计算获取受端系统负荷节点极限功率，基于受端系统负荷节点极限功率可得出系统电压稳定极限，基于受端系统负荷节点极限功率还可求取负荷裕度指标值，根据阻抗裕度指标值和负荷裕度指标值均可估算互联系统电压静态稳定裕度。本专利技术方法的计算过程无须多次迭代，显著提高了静态电压稳定裕度的计算效率，并可在一定程度上在线评估系统电压稳定特性，降低大范围停电风险。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中区域电网互联等值系统模型示意图；图2是本专利技术具体实施方式中区域电网互联等值系统模型E1侧发生三相短路示意图；图3是本专利技术具体实施方式中区域电网互联等值系统模型E2侧发生三相短路示意图；图4是本专利技术具体实施方式中单机带负荷小系统示意图；图5是本专利技术具体实施方式中单机带负荷小系统电压向量图；图6是本专利技术实施例中某地区局部电网潮流图；图7是本专利技术实施例中B变电站节点的电压仿真计算结果曲线图；图8是本专利技术实施例中B变电站节点的无功功率仿真计算结果曲线图；图9是本专利技术实施例中B变电站节点的有功功率仿真计算结果曲线图；图10是本专利技术实施例中B变电站节点的P-V曲线图；图11是本专利技术实施例中B变电站节点的S-V曲线图；图12是本专利技术实施例中B变电站节点的Q-V曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术具体实施方式提供了一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法。下面结合系统静态电压稳定裕度估算原理和实施例对本专利技术方法作具体描述。(一)静态电压稳定裕度判据利用阻抗模裕度指标和负荷裕度指标，能够快速有效地评估系统静态电压稳定性，因而可作为静态电压稳定分析指标。(a)阻抗模指标通过潮流有解条件，可以得到当负荷节点的等效阻抗等于该节点网络的等效阻抗即系统戴维南等值阻抗时，该网络的输送功率达到极限。因此，可在负荷节点处监视负荷阻抗和系统戴维南等值阻抗，当负荷阻抗大于戴维南等值阻抗时，则系统电压稳定；当负荷阻抗小于戴维南等值阻抗时，则系统电压失稳；当二者相等时，则为系统电压稳定的临界点。任何复杂电力系统都可通过戴维南等值简化为一个简单的二节点系统，从而快速分析系统的电压稳定性。在系统运行状态逐渐接近电压稳定临界点的过程中，网络等值阻抗不断增加，负荷等效阻抗不断减小，二者之间的差值逐渐趋近于0，二者之间的比值可以用来衡量系统的电压稳定性，该比值即为阻抗裕度指标值，若设定ZS和ZL分别为系统等值阻抗和负荷等效阻抗，则阻抗裕度指标值为Zs/ZL。当负荷增加到使其自身等效阻抗与系统等值阻抗大小相等时，意味着系统达到了极限传输功率，当前系统的运行点对应着静态电压稳定的临界点。则有：1)当Zs＜ZL时，即二者的比值小于1，系统的电压是稳定的；2)当Zs＝ZL时，即二者的比值等于1，系统的电压是临界稳定的；3)当ZS＞ZL时，即二者的比值大于1，系统的电压已经失去稳定；用阻抗裕度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，其特征是，包括如下步骤：/n确定互联系统送受端；/n获取送受端系统等值阻抗或/和受端系统负荷节点极限功率，所述送受端系统等值阻抗的获取方法包括基于母线短路方式；/n基于送受端系统等值阻抗或/和受端系统负荷节点极限功率估算互联系统电压静态稳定裕度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，其特征是，包括如下步骤：
确定互联系统送受端；
获取送受端系统等值阻抗或/和受端系统负荷节点极限功率，所述送受端系统等值阻抗的获取方法包括基于母线短路方式；
基于送受端系统等值阻抗或/和受端系统负荷节点极限功率估算互联系统电压静态稳定裕度。


2.根据权利要求1所述的基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，其特征是，基于送受端系统等值阻抗估算系统电压静态稳定裕度，包括：
计算送端系统等值阻抗与受端系统等值阻抗的比值，获取阻抗裕度指标值；
基于阻抗裕度指标值估算互联系统电压静态稳定裕度。


3.根据权利要求2所述的基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，其特征是，基于阻抗裕度指标值估算互联系统电压静态稳定裕度，包括：
互联系统电压静态稳定裕度与所述阻抗裕度指标值成反比。


4.根据权利要求1所述的基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，其特征是，基于受端系统负荷节点极限功率估算互联系统电压静态稳定裕度，包括：
获取受端系统负荷节点起始功率；
计算受端系统负荷节点极限功率与起始功率的差值；
计算所述差值与所述极限功率的比值，获取负荷裕度指标值；
基于负荷裕度指标值估算互联系统电压静态稳定裕度。


5.根据权利要求4所述的基于戴维南等值的系统静态电压稳定裕度估算方法，其特征是，基于负荷裕度指标值估算互联...

【专利技术属性】
技术研发人员：江长明，崔曦文，张文朝，罗亚洲，王茂海，贾琳，李秩群，杨俊炜，
申请(专利权)人：国家电网公司华北分部，北京科东电力控制系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11