一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法，属于电力系统分析领域，首先将电力系统解耦为多个两母线等效通道，并为每个等效通道赋予一一对应的虚拟指标，同时引入表征电压稳定的统一边界；接着运用含物理映射因子的全纯嵌入法求解所有等效通道的虚拟指标解析表达式；最后在同一复平面内绘制出虚拟指标的变化轨迹和电压稳定边界，并将穿越电压稳定边界的虚拟指标所对应的节点识别为未来运行环境中的薄弱节点。本发明专利技术通过电力系统解耦所得的虚拟指标和电压稳定边界，可在复平面内可视化节点电压的稳定状态；采用含物理映射因子的全纯嵌入法获得的虚拟指标变化轨迹可用于识别未来运行环境中的薄弱节点。弱节点。弱节点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法


[0001]本专利技术属于电力系统分析领域，涉及一种电力系统薄弱节点识别方法，尤其是涉及一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法。

技术介绍

[0002]目前，电力系统薄弱节点识别方法可分为基于网络拓扑结构和基于实际运行状态两大类。
[0003]基于网络拓扑结构的相关方法主要基于复杂网络理论，这类方法通过挖掘电力系统网络拓扑的特征来形成结构脆弱性指标，例如负荷分配指标、节点依赖矩阵、延伸距离等。但由于此类方法主要关注电力系统的网络拓扑，因此往往不能充分考虑电力系统的实际运行状态，从而在实际工程应用中会引入误差。
[0004]基于实际运行状态的常见方法主要有电压灵敏度法和模态分析法，首先根据电力系统实际运行状态来计算降阶雅可比矩阵，然后分别运用灵敏度系数和特征值来表征节点电压和无功功率之间的关系。但此类方法依赖于对当前电力系统运行状态的线性化，因此无法准确识别未来运行环境中的薄弱节点，并且模态分析法往往需要忽略网络电阻和移相变压器以保证降阶雅可比矩阵的实对称性，丢失了一部分网络信息。总的来说，现有的技术方法难以快速准确地识别大型电力系统在未来运行环境中的薄弱节点。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法，可以快速准确地实现大型电力系统在未来运行环境中的薄弱节点的可视化识别。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法，包括：
[0007]S1：将电力系统解耦为多个虚拟的两母线等效通道，并为每个等效通道赋予一一对应的虚拟指标，同时引入表征电压稳定的统一边界；
[0008]S2：运用含物理映射因子的全纯嵌入法求解所有等效通道的虚拟指标解析表达式；
[0009]S3：在同一复平面内绘制出虚拟指标的变化轨迹和电压稳定边界，并将穿越电压稳定边界的虚拟指标所对应的节点识别为未来运行环境中的薄弱节点。
[0010]在一些可选的实施方案中，步骤S1包括：
[0011]将电力系统中的每个节点与平衡节点之间建立虚拟的两母线等效通道，从而将该电力系统解耦为多个两母线等效通道，并为每条等效通道引入相应的节点电压虚拟指标和电压稳定统一边界。
[0012]在一些可选的实施方案中，节点i与平衡节点构成的虚拟等效通道的欧姆定律为：
其中，V
i
和V
sw
分别为节点i和平衡节点的电压，S
i
为节点i的注入复功率，Z
i
为等效通道i的虚拟阻抗，上标*表示对应变量的共轭。
[0013]在一些可选的实施方案中，由确定节点i的电压虚拟指标σ
i
，由确定节点i的电压稳定统一边界，其中，σ
iR
和σ
iI
分别表示σ
i
的实部和虚部。
[0014]在一些可选的实施方案中，步骤S2包括：
[0015]S2.1：运用全纯嵌入法对电压虚拟指标嵌入物理映射因子；
[0016]S2.2：运用全纯嵌入法对电力系统潮流方程嵌入物理映射因子；
[0017]S2.3：结合嵌入物理映射因子的电力系统潮流方程及嵌入物理映射因子的电压虚拟指标，对电压虚拟指标进行求解。
[0018]在一些可选的实施方案中，由PV节点得到节点i的电压虚拟指标σ
i
的解析表达式，其中，σ
i
(s)表示嵌入物理映射因子s后的电压虚拟指标，σ
i
[n]表示σ
i
(s)的全纯幂级数系数，M
i
[n]表示M
i
(s)的全纯幂级数系数，M
i
(s)＝σ
i
(s)W
i*
(s
*
)，V
i
(s)表示节点i的电压V
i
嵌入物理映射因子s后的值，W
i
[n]表示W
i
(s)的全纯幂级数系数，PQ节点为负荷节点，PV节点为发电机节点。
[0019]在一些可选的实施方案中，步骤S3包括：
[0020]由各节点的电压虚拟指标的解析表达式，将所有节点对应的虚拟指标的变化轨迹和表征电压稳定的抛物线边界绘制在同一复平面内，然后根据虚拟指标轨迹穿越抛物线边界的先后顺序来可视化识别未来运行环境中的薄弱节点。
[0021]在一些可选的实施方案中，由PV节点确定各个虚拟指标轨迹与抛物线边界的相交点处的s值，其中，在交点处s值最小的虚拟指标所对应的节点被判定为薄弱节点。
[0022]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0023]1.在电力系统解耦过程中保留了网络的非线性，在虚拟指标求解过程中保留了潮流方程的非线性，保证了薄弱节点识别的准确性；2.采用含物理映射因子的全纯嵌入法求解潮流方程和虚拟指标，使得虚拟指标的变化轨迹可表征节点电压在未来运行环境中的稳
定状态，从而实现未来运行环境中薄弱节点的准确识别；3.将虚拟指标的变化轨迹和电压稳定的统一边界绘制在同一复平面内，能够可视化地识别电力系统的薄弱节点。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例提供的一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法的流程示意图；
[0025]图2是本专利技术实施例提供的一种表示含m个PQ节点，p个PV节点和1个平衡节点的电力系统的示意图；
[0026]图3是本专利技术实施例提供的一种电力系统解耦为多个两母线等效通道的示意图；
[0027]图4是本专利技术实施例提供的一种表示节点i对应的两母线等效通道的示意图；
[0028]图5是本专利技术实施例提供的一种表示虚拟指标σ和抛物线边界的示意图；
[0029]图6是本专利技术实施例提供的一种表示虚拟指标变化轨迹σ1，σ2以及它们与抛物线边界相交点的示意图；
[0030]图7是本专利技术实施例提供的一种IEEE14节点标准电力系统的网络结构示意图；
[0031]图8是本专利技术实施例提供的一种IEEE14节点标准电力系统解耦以及相应的虚拟两母线等效通道示意图；
[0032]图9是本专利技术实施例提供的一种IEEE14节点标准电力系统中所有节点所对应的虚拟指标随系统负荷增长的变化轨迹；
[0033]图10是本专利技术实施例提供的一种IEEE14节点标准电力系统中节点14所对应的两母线等效通道以及虚拟指标的变化轨迹。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全纯嵌入法的电力系统薄弱节点可视化识别方法，其特征在于，包括：S1：将电力系统解耦为多个虚拟的两母线等效通道，并为每个等效通道赋予一一对应的虚拟指标，同时引入表征电压稳定的统一边界；S2：运用含物理映射因子的全纯嵌入法求解所有等效通道的虚拟指标解析表达式；S3：在同一复平面内绘制出虚拟指标的变化轨迹和电压稳定边界，并将穿越电压稳定边界的虚拟指标所对应的节点识别为未来运行环境中的薄弱节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：将电力系统中的每个节点与平衡节点之间建立虚拟的两母线等效通道，从而将该电力系统解耦为多个两母线等效通道，并为每条等效通道引入相应的节点电压虚拟指标和电压稳定统一边界。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，节点i与平衡节点构成的虚拟等效通道的欧姆定律为：其中，V
i
和V
sw
分别为节点i和平衡节点的电压，S
i
为节点i的注入复功率，Z
i
为等效通道i的虚拟阻抗，上标*表示对应变量的共轭。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，由确定节点i的电压虚拟指标σ
i
，由确定节点i的电压稳定统一边界，其中，σ
iR
和σ
iI
分别表示σ
i
的实部和虚部。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：S2.1：运用全纯嵌入法对电压虚拟指标嵌入物理映射因子；S2.2：运用全纯嵌入法对电力系统潮流方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承锡，赖秋频，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：