考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法，在电压稳定裕度计算中加入对光伏电站无功

【技术实现步骤摘要】
考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法


[0001]本专利技术涉及电力系统稳定性
，特别涉及一种考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法。

技术介绍

[0002]电力系统电压稳定性定义为：系统在受到小的或大的扰动后，电压保持或恢复到允许范围内不出现电压崩溃的能力。按照扰动的不同，电压稳定性可以划分为小扰动电压稳定性和大扰动电压稳定性，其中，小扰动电压稳定性又称为静态电压稳定性，而大扰动电压稳定性又包含暂态电压稳定性和中长期电压稳定性。电压稳定裕度指标是指：从系统当前运行点开始，负荷或传输功率依照某种增长方式逐渐逼近电压崩溃点，当前运行点到电压崩溃点的距离度量即为电压稳定裕度指标。相比状态指标，裕度指标可以更直观地表示系统当前运行点到电压崩溃点的距离；裕度指标与当前运行点到电压崩溃点的距离呈线性关系；能够方便地考虑负荷功率增长过程中各种因素比如负荷增长模式、发电机无功出力限制等的影响。
[0003]国内专家学者对电压稳定性开展了大量研究，主要有以下研究成果。郑晓钿、夏成军等在太阳能学报(2022，(43)：126
‑
132)上发表了《基于半不变量和最大熵原理的静态电压稳定概率分析》，有效计及新能源出力不确定性对静态电压稳定裕度的影响，提出一种基于半不变量及最大熵原理的静态电压稳定概率分析方法，避免了随机变量处理过程中的卷积运算，加快了静态电压稳定概率评估的速度。于琳、孙华东等在《中国电机工程学报》(2022，(42)：919
‑
928)上发表的《新能源并网系统短路比指标分析及临界短路比计算方法》提出了两种考虑新能源接入的短路比指标及临界短路比计算方法，以临界短路比为参照点，将短路比指标作为坐标，对含新能源接入的电力系统电压支撑强度进行分析。李羽晨、王冠中等在《电力系统自动化》(2021，(45)：28
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35)上发表的《考虑光伏无功补偿的多馈入直流受端电网强度分析》通过计算广义短路比及其临界值，分析光伏电站接入对受端电网静态电压稳定裕度的影响，并根据光伏电站接入对交流网络雅可比矩阵主导特征值的灵敏度，定性分析了不同的光伏电站控制方式对静态电压稳定性的影响。那光宇、魏俊红等在《电力系统保护与控制》(2021，(49)：115
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122)上发表的《基于Gram
‑
Charlier级数的含风电电力系统静态电压稳定概率评估》考虑了风电出力不确定性，推导得到各节点负荷裕度对风电注入功率的灵敏度，并采用半不变量法与Gram
‑
Charlier方法，基于风电功率分布得到负荷节点的负荷裕度分布，从而进行静态电压稳定概率评估。曹洁、党媛在《电气自动化》(2020，(42)：12
‑
16)上发表的《风电接入系统静态电压稳定极限点的快速计算方法》以快速分解法代替常规潮流计算方法，通过二次曲线拟合方法快速获取静态电压稳定极限点。吴倩红、韩蓓等在《中国电机工程学报》(2021，41(12)：4058
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4067)上发表的《极高光伏渗透率下基于潮流雅可比矩阵和卷积神经网络的静态电压稳定在线预测》考虑极高光伏渗透率对静态电压稳定性的影响，提出以潮流雅可比矩阵作为输入的卷积神经网络模型来预测双向静态电压稳定裕度。郑焕坤、赵丽颖等在《电测与仪表》(2021,58(8)：110
‑
117)上发表的《考
虑风电和负荷特性的交直流混联系统电压稳定风险评估分析》计及风电对VSC
‑
HVDC系统静态电压稳定性的影响，将概率事件与风险评估结相合，提出了一种电压风险指标，准确确立了系统的薄弱区域，并分析了不同风电出力场景与不同VSC控制方式及控制参数对系统电压稳定风险的影响。以上文献大多针对于新能源(风电、光伏等)接入后相应的电压稳定裕度计算方法，目的在于考虑新能源的出力不确定性对电压稳定裕度的影响，但在评估时大多未考虑新能源场站的无功
‑
电压控制方式。
[0004]在现有专利中，孙宏斌、郭庆来等专利技术人申请的专利技术专利《计及电
‑
气耦合系统约束的电压稳定裕度计算方法》提出了一种计及电力系统与天然气系统耦合约束的电压稳定裕度计算方法，有效计及了天然气系统的安全与容量约束，并充分考虑应用地区的实际应用情况，避免了传统方法中仅考虑电力系统约束而造成的电压稳定评估结果过于乐观的情况。曹银利、姚旭等专利技术人申请的专利技术专利《一种基于超短期风电功率预测的电力系统电压稳定裕度计算方法》，通过功率预测模型对预测日的风电功率进行超短期预测；利用预测日的负荷预测曲线和风电功率预测值，制定日发电计划；基于发电计划、负荷预测数据与系统运行网架结构，按照未来一段时间的风电功率超短期预测值，通过连续潮流方法获取电压稳定裕度。熊鸿韬、孔贺等专利技术人申请的专利技术专利《一种受端系统暂态电压稳定性判别方法及系统》通过差分方程将电压曲线分段，对不同的的电压跌落程度赋予相应的权重，并通过加权积分的方式量化跌落积累量，最终构建评估指标并形成完整的暂态电压稳定性判别方法。熊鸿韬、孔贺等专利技术人申请的专利技术专利《一种基于卷积神经网络的静态电压稳定裕度在线预测方法》针对静态电压稳定裕度，提出了一种基于卷积神经网络模型的在线预测方法，首先通过离线训练得到预测模型，接着对光伏接入下电力系统的静态电压稳定裕度进行实时预测，但光伏电站的无功
‑
电压控制特性并未考虑入内。齐金山、廖思阳等专利技术人申请的专利技术专利《一种考虑新能源不确定性的电网静态电压稳定裕度概率预测方法》充分考虑了新能源发电的随机性，建立了基于预测误差模型和蒙特卡洛模拟的风电、光伏场景生成模型；利用深度学习方法预测单个场景的静态电压稳定裕度，能够兼顾预测精度及效率；通过核密度估计法预测概率电压稳定裕度，可以为调度人员提供更多的参考信息，但并未考虑新能源场站的无功功率限制。林文莉、朱玲等专利技术人申请的专利技术专利《一种提升含新能源电力系统电压稳定裕度的方法及系统》基于负荷节点电压表达式，分析了影响电压稳定裕度的关键因素，建立负荷节点电压稳定裕度指标，并结合电网实时运行工况，获得提高新能源接入下系统电压稳定裕度的策略。赵伟、李晓珺等专利技术人申请的专利技术专利《一种基于电压稳定约束的新能源临界渗透率确定方法及装置》，按照系统初始运行状态，生成区域敏感故障集合，并确定电压薄弱节点；基于静态电压稳定裕度要求及新能源功率波动范围，确定确保静态电压稳定的新能源临界渗透率；根据暂态电压严重度指标，确定暂态电压稳定下的新能源临界渗透率；最终综合得到考虑电压稳定约束的新能源临界渗透率。本专利技术仍主要考虑了新能源场站出力的不确定性，并未将新能源场站的无功
‑
电压控制特性考虑进电压稳定裕度评估当中。
[0005]因此，针对存在大规模新能源场站并网的电力系统，在考虑新能源场站的无功
‑
电压控制的基础上，采用改进的连续潮流算法计算电力系统电压稳定裕度，将会使计算结果贴近新能源大规模接入的电网实际，并具有更好的适应性。

技术实现思路
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集传统机组数据、网架数据、负荷相关数据和光伏电站数据；步骤2：根据光伏电站控制方式，更新其接入节点类型和其电压值及无功输入；步骤3：设置负荷增长方式，传统发电机出力增长方式，根据光伏电站控制方式设置其有功、无功和电压的变化方式；步骤4：确定主导节点，以主导节点电压为连续变量建立包含电压稳定裕度参数的拓展潮流方程，以自适应步长法确定预估步长，对参数化潮流方程采用混合预估法进行预估；步骤5：以预估值作为初值采用牛拉法对拓展潮流方程进行校正计算；步骤6：根据校正潮流计算结果获得下一个运行点处的状态值及发生结构转换的节点集合，判断发生结构转换的节点集是否为空集，若是，转入步骤8，否则，转入步骤7；步骤7：针对结构转换的节点集中的传统发电机和光伏电站，检测PV节点类型中无功越限程度，若有，改变其对应的节点类型为PQ型，并将其无功设置为其允许的最大值，并转入步骤4；步骤8：检测是否到电压稳定临界点，若是，则结束，得到电压稳定裕度；否则，转入步骤4，重复上述步骤。2.根据权利要求1所述的考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法，其特征在于，所述包含电压稳定裕度参数的拓展潮流方程的表示方法为：S
G
+ΔS
G
(λ)
‑
S
L
‑
λb＝f(x)(1)其中，为发电机基态注入功率；为节点负荷基态功率；为负荷增长方式，由全网各节点的负荷增长比例因子组成；ΔS
G
(λ)＝[ΔP
G
(λ)
T
ΔQ
G
(λ)
T
]
T
为发电机调度方式，由全网各发电机对负荷增量的分摊比例因子组成；λ为负荷增长因子，表示全网总负荷增长水平，λb表示全网各节点的负荷增量；x＝[θ
T
V
T
]
T
为系统静态状态向量，其中θ为节点电压相角向量，V为节点电压幅值向量；f(x)＝[f
P
(x)
T
f
Q
(x)
T
]
T
为常规潮流方程的节点注入功率函数，f
P
(x)为PV和PQ节点的有功注入功率函数，f
Q
(x)为PQ节点的无功注入功率函数。3.根据权利要求2所述的考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法，其特征在于，所述自适应步长的设置方法为：获取三个潮流解，求出一条经过(V
i,n
‑2,λ
n
‑2)，(V
i,n
‑1,λ
n
‑1)和(V
i,n
,λ
n
)三点的二次曲线λ＝aV
i2
+bV
i
+c，并易得该曲线最大值其中，V
i,n
表示第n个潮流解中第i个节点的电压幅值，第i个节点为电压稳定薄弱节点；确定步长Δλ，其表示方法为：Δλ＝h(λ
max
‑
λ
n
)，其中，h为一个小于1的系数，Δλ的设置可以实现在PV曲线的平坦区域得到的λ
max
‑
λ
n
较大，而陡峭区域得到的λ
max
‑
λ
n
较小，实现自动变步策略。4.根据权利要求3所述的考虑光伏电站控制方式的电压稳定裕度计算方法，其特征在于，所述采用混合预估的方法为：在得到三个潮流解之前，使用线性预估方法；
获得三个潮流解后，采用带步长控制的二次插值预估；若潮流解(V
i,n
‑2,λ
n
‑2)，(V
i,n
‑1,λ
n
‑1)和(V
i,n
,λ
n
)算得的λ
max
出现λ
max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗涛，闫大威，王魁，宣文博，朱识天，张章，刘聪，张德政，赵高帅，刘志超，马振川，程浩忠，柳璐，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：