一种判断静态电压稳定性的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种判断静态电压稳定性的方法，包括：采集电网数据，建立电力系统的网络节点方程；根据所述网络节点方程和节点导纳矩阵，获得各节点的注入电流表达式；定义Hamilton系数矩阵，对节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵进行特征值分解，得到节点电压迭代方程；根据所述节点电压迭代方程建立电压稳定性判据；将节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵特征值代入所述判据表达式，获得电压稳定性判据的最终形式，解决现有技术判断电压稳定性的方法效率低的问题。

A method and device for judging static voltage stability

【技术实现步骤摘要】
一种判断静态电压稳定性的方法及装置
本申请涉及电力系统电压稳定性分析
，具体涉及一种判断静态电压稳定性的方法，同时涉及一种判断静态电压稳定性的装置。
技术介绍
随着电力系统规模不断地扩大、负荷的持续增长和电力市场的逐步实施，网络结构日趋复杂，系统不断向大机组、大电网、高电压和远距离输电的方向发展。负荷和机组容量的增大、用户对电能质量要求的提高等，对电网的安全运行提出了更高要求。大电力系统在带来巨大经济效益和社会效益的同时，也存在着一些弊端：考虑到环境和经济因素的制约，使得调度更加复杂，电力系统运行趋于稳定极限状态，电压失稳现象愈加突显，系统故障和大范围停电事故发生造成的损失巨大等等，特别是系统稳定性问题已经成为威胁电网安全运行的主要因素。近年来，我国电力系统已步入大电网、特高压、大机组、远距离输电的时代。同时随着经济和社会的快速发展，电网中负荷的需求不断增加，发、输、配电设施逐渐接近其极限值。而且电网互联的趋势使得整个电力系统容量增大，加上高压输电使得输电电压的普遍提高，这样将会导致高压输电线路的潮流变化以及线路的投切引起无功功率的很大变化，如此以来对电力系统的无功、电压调节和控制要求更高。因此，电网电压稳定问题的研究对于电力传统的安全稳定具有重要意义。长期以来，人们对功角稳定问题进行了大量的研究，却忽视了对电压稳定问题的研究。近几十年来，随着中国电力工业的发展，电网电压不稳定的问题变得越来越突出，负荷对于电压灵敏度的感知不断下降，无法实现动态无功补偿，无法应对突增负荷，不利于电压恢复，系统重负荷区域内的电网一旦遭受扰动，出现无功功率不足的概率变大，从而出现电压不稳定现象。而且近些年来我国电网各大区域电网逐步实现互联，社会经济的高速发展使得中心负荷急剧加重；此外，电力系统从发电、输电、配电的一体化体制演变到开放和竞争的环境，输电容量需求的增加使输电设备的利用强度越来越大，电压稳定性问题也越来越严重，电压不安全显然成为限制电力传输的主要因素。因此，对电压稳定问题的研究，判别及监测电网电压失稳更是重中之重。目前，关于电压稳定性的研究已取得了一些进展。对当前研究成果进行总结，可得出：所用的主要技术途径均是基于电网或等值电路中节点电压是否有可行解这一思路。若节点电压有可行解，则认为该节点电压是稳定的；若节点电压无解或无可行解，则判定该节点电压是不稳定的。传统的电压稳定性分析方法主要是基于戴维南等值电路跟踪方法。该方法在线计算时，需要针对每个负荷节点进行网络等值计算，计算量大，所需时间长，所以效率低。
技术实现思路
本申请提供一种判断静态电压稳定性的方法，解决现有技术判断电压稳定性的方法效率低的问题。本申请提供一种判断静态电压稳定性的方法，包括：采集电网数据，建立电力系统的网络节点方程；根据所述网络节点方程和节点导纳矩阵，获得各节点的注入电流表达式；定义Hamilton系数矩阵，对节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵进行特征值分解，得到节点电压迭代方程；根据所述节点电压迭代方程建立电压稳定性判据；将节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵特征值代入所述判据表达式，获得电压稳定性判据的最终形式。优选的，采集电网数据，建立电力系统的网络节点方程，包括：采集的电网数据包括：节点电压的幅值、相角、节点输出有功功率，以及无功功率；根据采集的电网数据建立电力系统的网络节点方程为，其中，Ix+jIy≡I∈Cn×1是节点注入电流列向量；e+jf＝V≡[ek+jfk]∈Cn×1是节点电压列向量。优选的，根据所述网络节点方程和节点导纳矩阵，获得各节点的注入电流表达式，包括：根据所述网络节点方程，将节点导纳矩阵、节点电压列向量和节点注入电流列向量记为，则各节点的注入电流表达式为，式中，vk是节点电压的幅值，pk、qk是节点有功功率、无功功率，k∈(1，n)。优选的，定义Hamilton系数矩阵，对节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵进行特征值分解，得到节点电压迭代方程，包括：定义Hamilton系数矩阵如下，根据Hamilton系数矩阵，所述网络节点方程可表述为：Yx＝H(t)x将矩阵Y和H(t)进行如下特征值分解：上式中，S1、S2均是辛矩阵，也是正交矩阵；λ1、λ2分别是矩阵Y和H(t)的特征值，即依据Yx＝H(t)x求解电网各节点的电压，则构造以下节点迭代方程：Yx(k+1)＝H(t)x(k)。优选的，根据所述节点电压迭代方程建立电压稳定性判据，包括：将特征值分解得到的矩阵Y和H(t)代入节点电压迭代方程，得出由此，有：因此，迭代方程Yx(k+1)＝H(t)x(k)绝对收敛，电压有解的条件方程为：上式可表达为：上述条件方程中：μk，k∈(1，n)取决于网络结构以及网络参数；τk，k∈(1，n)取决于节点注入功率与电压幅值两者之间的动态特性；无论在小扰动或大扰动情况下，若电网中各节点均满足上述条件方程，则节点电压有解；否则，节点电压状态量将发散即无解，因此，可以将上述条件方程作为电压稳定性判据。优选的，将节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵特征值代入所述判据表达式，获得电压稳定性判据的最终形式，包括：将条件方程作为电压稳定性判据，需要计算μk，k∈(1，n)、τk，k∈(1，n)；τk计算的表达式为：μk是Hamilton矩阵Y的特征值，其特征值的计算可采用以下方法，对矩阵G和-B进行Cholesky分解，可得如下表达式：上式中，利用上述分解可得：上式中，In是n维的单位矩阵；由于L1和L2均是下三角矩阵，因此，矩阵η也是一个下三角矩阵，则：若ηii，i∈(1，n)是完全互异的，则矩阵η可对角化，则：由此，可将方程Y进一步分解为：对W矩阵进行特征值分解，可得：最终可得：基于上述推导，将电压稳定性判据表述为：由此，得到了基于Hamilton矩阵特征值分解的电压稳定性判据的最终形式。本申请同时提供一种判断静态电压稳定性的装置，包括：节点方程建立单元，用于采集电网数据，建立电力系统的网络节点方程；注入电流表达式获取单元，用于根据所述网络节点方程和节点导纳矩阵，获得各节点的注入电流表达式；节点电压迭代方程获取单元，用于定义Hamilton系数矩阵，对节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵进行特征值分解，得到节点电压迭代方程；判据建立单元，用于根据所述节点电压迭代方程建立电压稳定性判据；最终判据获取单元，用于将节点导纳矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种判断静态电压稳定性的方法，其特征在于，包括：/n采集电网数据，建立电力系统的网络节点方程；/n根据所述网络节点方程和节点导纳矩阵，获得各节点的注入电流表达式；/n定义Hamilton系数矩阵，对节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵进行特征值分解，得到节点电压迭代方程；/n根据所述节点电压迭代方程建立电压稳定性判据；/n将节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵特征值代入所述判据表达式，获得电压稳定性判据的最终形式。/n

【技术特征摘要】
1.一种判断静态电压稳定性的方法，其特征在于，包括：
采集电网数据，建立电力系统的网络节点方程；
根据所述网络节点方程和节点导纳矩阵，获得各节点的注入电流表达式；
定义Hamilton系数矩阵，对节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵进行特征值分解，得到节点电压迭代方程；
根据所述节点电压迭代方程建立电压稳定性判据；
将节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵特征值代入所述判据表达式，获得电压稳定性判据的最终形式。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集电网数据，建立电力系统的网络节点方程，包括：
采集的电网数据包括：节点电压的幅值、相角、节点输出有功功率，以及无功功率；
根据采集的电网数据建立电力系统的网络节点方程为，



其中，Ix+jIy≡I∈Cn×1是节点注入电流列向量；e+jf＝V≡[ek+jfk]∈Cn×1是节点电压列向量。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述网络节点方程和节点导纳矩阵，获得各节点的注入电流表达式，包括：
根据所述网络节点方程，将节点导纳矩阵、节点电压列向量和节点注入电流列向量记为，






则各节点的注入电流表达式为，



式中，vk是节点电压的幅值，pk、qk是节点有功功率、无功功率，k∈(1，n)。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定义Hamilton系数矩阵，对节点导纳矩阵和Hamilton系数矩阵进行特征值分解，得到节点电压迭代方程，包括：
定义Hamilton系数矩阵如下，






根据Hamilton系数矩阵，所述网络节点方程可表述为：
Yx＝H(t)x
将矩阵Y和H(t)进行如下特征值分解：






上式中，S1、S2均是辛矩阵，也是正交矩阵；λ1、λ2分别是矩阵Y和H(t)的特征值，即



依据Yx＝H(t)x求解电网各节点的电压，则构造以下节点迭代方程：
Yx(k+1)＝H(t)x(k)。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述节点电压迭代方程建立电压稳定性判据，包括：
将特征值分解得到的矩阵Y和H(t)代入节点电压迭代方程，得出



由此，有：

【专利技术属性】
技术研发人员：宋墩文，刘开欣，于明，杨学涛，郁舒雁，李铮，许鹏飞，陈勇，刘英志，郅治，位士全，刘道伟，杜三恩，冯静，杨红英，蒋勇，谢家正，赵高尚，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，广西电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11