一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法。首先，对传统电网的静态电压稳定域进行拓展，定义交直流混联电网的静态电压稳定域。给出静态电压稳定域的求解方法，对初始负荷点进行聚类，利用连续潮流得到临界SNB点后再对临界SNB点处切平面法向量进行聚类，该方法在保证精度的前提下减小了计算代价。然后，对属于同一类的临界SNB点进行拟合，得到稳定域的近似超平面边界。最后，根据运行点与超平面边界的相对位置，快速生成紧急控制策略，使得运行点以最小的代价回到稳定域内。本发明专利技术基于静态电压稳定域提出代价最小的紧急控制计算方法，与传统方法相比，该方法利用全局信息给出控制方法，物理意义直观，且计算代价较小。计算代价较小。计算代价较小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，属于电力系统稳定性控制领域，通过两阶段聚类找到可以用同一超平面近似表征的运行点并拟合为静态电压稳定域超平面边界，利用运行点与超平面的相对位置关系，构造线性优化模型，快速生成恢复静态电压稳定性的紧急控制策略。

技术介绍

[0002]我国电力系统已经形成交直流混联电网。随着直流系统的接入，电网的耦合特性有了根本性的变化，电力系统静态电压稳定性问题也变得更为复杂。在电力系统发生故障后，极端情况下可能会失去平衡点，造成重大后果和严重损失。为了让系统运行点留有一定裕度，亦或故障后能保持静态电压稳定，必须采用必要的控制措施。与传统的逐点法相比，域的方法由于能够离线计算、在线应用，同时能提供系统的全局信息，而且物理意义直观，因而在电网运行和监控领域受到越来越多的关注。
[0003]目前应用静态电压稳定域的方法对电网进行预防、紧急控制的研究中，主要针对传统交流电网，而对于交直流混联电网的稳定域研究甚少。在直流系统接入电网后，静态电压稳定域有了新的特征，而且对于稳定域的应用也应有新的考虑。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于克服传统方法存在计算量大的问题，而且稳定域边界非线性强，用超平面近似表征存在较大误差的问题，提出一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，该方法使用聚类的思想找寻能够近似表征为超平面的临界SNB点，并生成超平面边界，最后利用运行点与超平面边界的几何关系，快速生成稳定控制策略。
[0005]技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：根据电网负荷特点，生成大量初始负荷点；
[0008]步骤2：对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心；
[0009]步骤3：对聚类得到的聚类中心进行连续潮流计算，得到该种负荷的临界SNB(Saddle Node Bifurcation，鞍结分岔)点；
[0010]步骤4：求取每个临界SNB点所对应的切平面法向量，并对切平面法向量再次进行聚类，得到数量足够的、属于同一类别的临界SNB点；
[0011]步骤5：对属于同一类别的临界SNB点进行最小二乘超平面拟合，得到交直流混联电网的静态电压稳定域超平面近似边界；
[0012]步骤6：根据运行点和稳定域边界面的相对位置，生成紧急控制策略。
[0013]进一步地，步骤1所述根据电网负荷特点，生成大量初始运行点的具体方法是，设定直流系统控制量值以及不同负荷方向向量(以下用变量b表示)的范围，利用蒙特卡洛方
法生成10000个初始负荷点，组成原始样本空间Φ1＝{x1,x2,...,x
N
}，其中x
i
(i＝1,2,3,
…
,N)为初始功率注入矢量，N为Φ1中的样本个数，本文取10000个；
[0014]进一步地，步骤2所述对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心是利用矢量量化方法，对所生成的负荷点进行聚类，根据负荷增长方向相似性对Φ1中运行点进行聚类，由聚类中心形成新的样本空间Φ2＝{c1,c2,...,c
M
}，其中c1，c2，
…
，c
M
为得到的M个聚类中心，M为聚类的类别个数；
[0015]进一步地，步骤2所述对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心的过程中采用矢量间夹角作为相似度的判别标准，在样本空间Φ1中随机选择一个样本x1作为第一个聚类类别Γ1的聚类中心c1，x1的增长方向b1作为第一个聚类类别Γ1的增长方向矢量t1，对于第p(p＝1,2,3,
…
,N)个样本，计算各样本点增长方向b
p
(p＝1,2,3,
…
,N)与聚类类别增长方向t
q
(q＝1,2,3,
…
,M)的夹角，公式为
[0016][0017]其中，q＝1,2,
…
,M，M为已存在的聚类类别个数，θ
pq
为两向量夹角，b
p
、t
q
分别代表样本点方向矢量与聚类类别方向矢量；
[0018]进一步地，步骤2所述对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心的过程中确定与b
p
夹角最小的增长方向所代表的聚类类别Γ
similar
及夹角θ
similar
，若所求夹角θ
similar
不满足最小门槛值，则将该方向矢量b
p
作为新的聚类中心，此时M＝M+1，t
M
＝b
p
(含义为将方向矢量b
p
作为新的聚类中心)，继续聚类工作；若夹角θ
similar
满足最小门槛值，则将x
p
归入与聚类中心一类的负荷Γ
similar
，同时按照下式更新聚类中心：
[0019][0020]其中N
similar
为纳入x
p
后该聚类类别Γ
similar
的样本总数，c
similar
表示该聚类类别的聚类中心，t
similar
表示该聚类类别的增长方向；
[0021]进一步地，步骤3所述对聚类得到的聚类中心进行连续潮流计算，得到该种负荷的临界SNB点，对得到的所有聚类中心Φ2＝{c1,c2,...,c
M
}分别进行交直流混联电网连续潮流计算，得到该负荷方向所对应的临界SNB点；
[0022]进一步地，步骤4所述切平面法向量的求法为，假设初始点为A，该点负荷坐标为(l1,l2,
…
,l
m
)(其中m为系统负荷节点个数)，从A点出发沿负荷方向[d1,d2,
…
,d
m
]进行连续潮流计算得到的临界SNB点为B，λ为B点临界负荷裕度，设定m个微扰负荷增长方向[d1+Δd1,d2,
…
,d
m
]，[d1,d2+Δd2,
…
,d
m
]，
…
，[d1,d2,
…
,d
m
+Δd
m
]，分别进行连续潮流计算得到临界SNB点分别为B1、B2、
…
、B
m
，负荷裕度分别为λ+Δλ1，λ+Δλ2，
…
，λ+Δλ
m
，则m维空间切平面法向量为
[0023]进一步地，步骤4所述的对切平面法向量再次进行聚类，得到数量足够的、属于同一类别的临界SNB点，是将得到的各聚类中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：根据电网负荷特点，生成初始负荷点；步骤2：对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心；步骤3：对聚类得到的聚类中心进行连续潮流计算，得到该种负荷的临界SNB点；步骤4：求取每个临界SNB点所对应的切平面法向量，并对切平面法向量再次进行聚类，得到数量足够的、属于同一类别的临界SNB点；步骤5：对属于同一类别的临界SNB点进行最小二乘超平面拟合，得到交直流混联电网的静态电压稳定域超平面近似边界；步骤6：根据运行点和稳定域边界面的相对位置，生成紧急控制方法。2.根据权利要求1所述的一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，其特征在于，步骤1中所述根据电网负荷特点，生成初始负荷点的具体方法是：设定直流系统控制量值以及不同负荷方向向量b的范围，利用蒙特卡洛方法生成10000个初始负荷点，组成原始样本空间Φ1＝{x1,x2,...,x
N
}，其中x
i
(i＝1,2,3,
…
,N)为初始功率注入矢量，N为Φ1中的样本个数。3.根据权利要求2所述的一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，其特征在于，步骤2中所述对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心，具体是利用矢量量化方法，对所生成的负荷点进行聚类，根据负荷增长方向相似性对Φ1中运行点进行聚类，由聚类中心形成新的样本空间Φ2＝{c1,c2,...,c
M
}，其中c1，c2，
…
，c
M
为得到的M个聚类中心，M为聚类的类别个数。4.根据权利要求2所述的一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，其特征在于，步骤2中所述对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心的过程中，采用矢量间夹角作为相似度的判别标准，在样本空间Φ1中随机选择一个样本x1作为第一个聚类类别Γ1的聚类中心c1，x1的增长方向b1作为第一个聚类类别Γ1的增长方向矢量t1，对于第p(p＝1,2,3,
…
,N)个样本，计算各样本点增长方向b
p
(p＝1,2,3,
…
,N)与聚类类别增长方向t
q
(q＝1,2,3,
…
,M)的夹角，公式为其中，q＝1,2,
…
,M，M为已存在的聚类类别个数，θ
pq
为两向量夹角，b
p
、t
q
分别代表样本点方向矢量与聚类类别方向矢量。5.根据权利要求4所述的一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，其特征在于，步骤2中所述对所生成的负荷点进行聚类，得到每类负荷的聚类中心的过程中，确定与b
p
夹角最小的增长方向所代表的聚类类别Γ
similar
及夹角θ
similar
，若所求夹角θ
similar
不满足最小门槛值，则将该方向矢量b
p
作为新的聚类中心，此时M＝M+1，t
M
＝b
p
(含义为将方向矢量b
p
作为新的聚类中心)，继续聚类工作；若夹角θ
similar
满足最小门槛值，则将x
p
归入与聚类中心一类的负荷Γ
similar
，同时按照下式更新聚类中心：
其中N
similar
为纳入x
p
后该聚类类别Γ
similar
的样本总数，c
similar
表示该聚类类别的聚类中心，t
similar
表示该聚类类别的增长方向。6.根据权利要求1所述的一种基于静态电压稳定域的交直流混联电网紧急控制方法，其特征在于，步骤3所述对聚类得到的聚类中心进行连续潮流计...

【专利技术属性】
技术研发人员：路晨，陈中，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：