一种电力系统静态电压稳定分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统静态电压稳定分析方法及系统，所述方法包括：步骤1，基于潮流方程的极坐标形式，利用基础数据进行初始潮流计算，得到连续潮流的初始解；步骤2，通过扩展连续潮流方程求解预测点；步骤3，基于步长控制函数利用变步长控制方法进行预测；步骤4，基于连续潮流扩展的雅克比矩阵进行连续潮流的校正计算，校正完成后判断连续潮流是否达到拐点，若达到，则结束连续潮流计算，否则转至步骤2继续进行求解。本发明专利技术在步长控制中提出了步长控制函数，使步长能够根据PV曲线的斜率变化而变化，能够加快收敛，提高计算效率和精度。提高计算效率和精度。提高计算效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统静态电压稳定分析方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统静态电压稳定分析
，特别涉及一种电力系统静态电压稳定分析方法及系统。

技术介绍

[0002]连续潮流法是电力系统电压稳定性静态分析的有效方法，该方法通过预测、校正、参数化与步长控制等四个环节，克服了常规潮流计算中雅克比矩阵的奇异问题，能够很好地画出反映电力系统临界电压和功率极限的PV曲线，为电力系统的电压稳定评估提供重要指标。
[0003]在连续潮流法中，步长对计算效率、计算精度及算法的收敛性有很大的影响。通常为了提高计算精度及收敛性采用小步长，为了提高计算效率而采取大步长。但是，小步长会急剧增加计算时间，大步长会影响计算的准确性及收敛性，严重时甚至会出现不收敛的情况。因此，国内外提出了许多步长控制方法。通常在PV曲线“平缓”部分采用较大步长，在拐点附近采用较小步长，但在每个区域仍然是定步长，但如何定义“平缓”、拐点区域，步长取法等，都没有严格的理论依据，限制了该方法的应用。
[0004]综上，亟需一种新的基于变步长控制连续潮流法的电力系统静态电压稳定分析方法及系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电力系统静态电压稳定分析方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术在步长控制中提出了步长控制函数，使步长能够根据PV曲线的斜率变化而变化，能够加快收敛，提高计算效率和精度。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术的一种电力系统静态电压稳定分析方法，基于变步长控制连续潮流法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，基于潮流方程的极坐标形式，利用基础数据进行初始潮流计算，得到连续潮流的初始解；
[0009]步骤2，通过扩展连续潮流方程求解预测点；
[0010]步骤3，基于步长控制函数利用变步长控制方法进行预测；
[0011]步骤4，基于连续潮流扩展的雅克比矩阵进行连续潮流的校正计算，校正完成后判断连续潮流是否达到拐点，若达到，则结束连续潮流计算，否则转至步骤2继续进行求解。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，步骤1中，潮流方程的极坐标形式为：
[0013][0014]式(1)中，P
Gi
，Q
Gi
分别为发电机的有功功率和无功功率，P
Li
，Q
Li
分别为负荷的有功功率和无功功率，θ
ij
＝θ
i
‑
θ
j
，θ
ij
为节点i和节点j电压的相位差，G
ij
，B
ij
分别为系统的电导和电纳；V
i
，V
j
分别为节点i和节点j的电压幅值；
[0015]利用式(2)进行初始潮流计算，得到连续潮流的初始解；
[0016][0017]式(2)中，ΔP，ΔQ分别为有功功率的偏差量，无功功率的偏差量，J为潮流方程的雅克比矩阵，Δδ，ΔU/U分别为相角的修正量，电压的修正量。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，步骤2具体包括：
[0019]将潮流方程的极坐标形式表示为：f(x)＝0；连续潮流方程表示为：f(x,λ)＝0；
[0020]式中，x为电力系统的电压幅值和相角；λ为负荷因子变量；
[0021]扩展连续潮流方程求解预测点，
[0022]式中，e
k
＝[0 ... 1 ... 0]，h是步长，(x
j
,λ
j
)是第j步的潮流解，是j步的潮流解的预测值，x表示系统的电压幅值与相角参数，λ表示负荷因子。
[0023]本专利技术的进一步改进在于，步骤3中，
[0024]步长控制函数的表达式为：
[0025]式中，a、b、c、d为参数，根据系统实际情况设定；
[0026][0027]K
→
∞时，
[0028]K
→
0时,最大步长
[0029]本专利技术的进一步改进在于，步骤3中，a取步长最大值；b＝100～200；c＝2000～4000；d为拐点处的步长。
[0030]本专利技术的进一步改进在于，步骤3中，a＝0.5，b＝100，c＝2000，d＝0.01。
[0031]本专利技术的一种电力系统静态电压稳定分析系统，基于变步长控制连续潮流法，包括：
[0032]初始解获取模块，用于根据潮流方程的极坐标形式，利用基础数据进行初始潮流计算，得到连续潮流的初始解；
[0033]预测点获取模块，用于通过扩展连续潮流方程求解预测点；
[0034]预测模块，用于利用变步长控制方法进行预测；
[0035]校正判断模块，用于根据连续潮流扩展的雅克比矩阵进行连续潮流的校正计算，校正完成后判断连续潮流是否达到拐点，若达到，则结束连续潮流计算，否则转至预测点获取模块继续进行求解。
[0036]本专利技术的进一步改进在于，初始解获取模块中，潮流方程的极坐标形式为：
[0037][0038]式(1)中，P
Gi
，Q
Gi
分别为发电机的有功功率和无功功率，P
Li
，Q
Li
分别为负荷的有功功率和无功功率，θ
ij
＝θ
i
‑
θ
j
，θ
ij
为节点i和节点j电压的相位差，G
ij
，B
ij
分别为系统的电导和电纳；V
i
，V
j
分别为节点i和节点j的电压幅值；
[0039]利用式(2)进行初始潮流计算，得到连续潮流的初始解；
[0040][0041]式(2)中，ΔP，ΔQ分别为有功功率的偏差量，无功功率的偏差量，J为潮流方程的雅克比矩阵，Δδ，ΔU/U分别为相角的修正量，电压的修正量。
[0042]本专利技术的进一步改进在于，预测点获取模块中，所述通过扩展连续潮流方程求解预测点具体包括：
[0043]将潮流方程的极坐标形式表示为：f(x)＝0；连续潮流方程表示为：f(x,λ)＝0；
[0044]式中，x为电力系统的电压幅值和相角；λ为负荷因子变量；
[0045]扩展连续潮流方程求解预测点，
[0046]式中，e
k
＝[0 ... 1 ... 0]，h是步长，(x
j
,λ
j
)是第j步的潮流解，是j步的潮流解的预测值，x表示系统的电压幅值与相角参数，λ表示负荷因子。
[0047]本专利技术的进一步改进在于，预测模块中，
[0048]步长控制函数的表达式为：
[0049]式中，a、b、c、d为参数，根据系统实际情况设定；
[0050][0051]K
→
∞时，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统静态电压稳定分析方法，其特征在于，基于变步长控制连续潮流法，包括以下步骤：步骤1，基于潮流方程的极坐标形式，利用基础数据进行初始潮流计算，得到连续潮流的初始解；步骤2，通过扩展连续潮流方程求解预测点；步骤3，基于步长控制函数利用变步长控制方法进行预测；步骤4，基于连续潮流扩展的雅克比矩阵进行连续潮流的校正计算，校正完成后判断连续潮流是否达到拐点，若达到，则结束连续潮流计算，否则转至步骤2继续进行求解。2.根据权利要求1所述的一种电力系统静态电压稳定分析方法，其特征在于，步骤1中，潮流方程的极坐标形式为：式(1)中，P
Gi
，Q
Gi
分别为发电机的有功功率和无功功率，P
Li
，Q
Li
分别为负荷的有功功率和无功功率，θ
ij
＝θ
i
‑
θ
j
，θ
ij
为节点i和节点j电压的相位差，G
ij
，B
ij
分别为系统的电导和电纳；V
i
，V
j
分别为节点i和节点j的电压幅值；利用式(2)进行初始潮流计算，得到连续潮流的初始解；式(2)中，ΔP，ΔQ分别为有功功率的偏差量，无功功率的偏差量，J为潮流方程的雅克比矩阵，Δδ，ΔU/U分别为相角的修正量，电压的修正量。3.根据权利要求2所述的一种电力系统静态电压稳定分析方法，其特征在于，步骤2具体包括：将潮流方程的极坐标形式表示为：f(x)＝0；连续潮流方程表示为：f(x,λ)＝0；式中，x为电力系统的电压幅值和相角；λ为负荷因子变量；扩展连续潮流方程求解预测点，式中，e
k
＝[0 ... 1 ... 0]，h是步长，(x
j
,λ
j
)是第j步的潮流解，是j步的潮流解的预测值，x表示系统的电压幅值与相角参数，λ表示负荷因子。4.根据权利要求3所述的一种电力系统静态电压稳定分析方法，其特征在于，步骤3中，步长控制函数的表达式为：式中，a、b、c、d为参数，根据系统实际情况设定；
K
→
∞时，K
→
0时,最大步长5.根据权利要求4所述的一种电力系统静态电压稳定分析方法，其特征在于，步骤3中，a取步长最大值；b＝100～200；c＝2000～4000；d为拐点处的步长。6.根据权利要求4所述的一种电力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小腾，梁航，徐静，赵进全，邓俊，彭书涛，金吉良，刘瑶，张艳丽，
申请(专利权)人：西安交通大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：