【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统的运行与控制领域，尤其涉及一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法、装置及介质。
技术介绍
1、随着新能源装机容量不断增长，大容量同步发电机逐渐被海量的分布式电源取代，电力系统逐渐向大电网、超高压和远距离输电发展，使得电力系统的暂态电压稳定分析愈加复杂。同时，近年来全球发生了多起与电压崩溃有关的大停电事故，不仅造成了巨大的经济损失，还严重地影响了各行各业的正常运转，这些事故促使暂态电压稳定性问题得到越来越多的关注。
2、暂态电压稳定又称短期电压稳定，是指系统在遭受大扰动后使电压能够恢复初始水平的能力。系统中的动态元件与控制装置对系统的暂态电压稳定性均有着显著影响。此外，近年来空调、热泵、冰箱等低转动惯量负荷的比例不断增加，系统更易发生暂态电压失稳。
3、在功角稳定研究中，负荷通常用静态的恒阻抗负荷表示，而负荷的动态特性是暂态电压稳定的主要影响因素，其中最主要的动态负荷是感应电动机。如果系统发生故障使感应电动机并网节点电压降低、感应电动机的电磁转矩无法平衡机械转矩，此时感应电动机会发生堵转，这将导致更大幅度的电压跌落甚至电压崩溃。因此，暂态电压稳定的相关研究也主要以感应电动机负荷动态特性的分析为着眼点。
4、由于模型中计及了负荷动态，暂态电压稳定分析的模型为微分代数方程组。时域仿真虽然能够提供精确的时间响应，但其计算量太大，难以满足实时需求，也不能提供电压稳定裕度等关键信息。若系统存在能量函数，则计算不稳定平衡点的稳定流形的并集是估计稳定域的另外一种方法。但系统中所有不稳定
5、因此，亟需一种能够考虑网络损耗、感应电动机详细动态的电力系统暂态电压稳定域的有效估计方法，以实现暂态电压稳定域的最大化估计与稳定域边界的解析求解，降低已有方法的保守性与计算时长，该方法对于指导电力系统的运行与控制，避免电压崩溃事故的发生意义重大。
技术实现思路
1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法、装置及介质。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，包括以下步骤：
4、构建包含n台同步电机与m台感应电动机的多机电力系统暂态电压稳定分析模型；
5、通过收缩同步电机与感应电动机的内部导纳消去代数变量，将暂态电压稳定分析模型由微分代数方程组转化为常微分方程组，获得降阶系统；
6、将表示降阶系统的常微分方程组通过多项式变换转化为多项式型常微分方程组；
7、利用环域扩展法，计算多项式空间下的最优暂态电压稳定域的解析表达式；
8、通过多项式反变换获得原始电力系统最优暂态电压稳定域的估计结果与稳定域边界的解析表达式。
9、进一步地，所述暂态电压稳定分析模型的表达式为：
10、
11、式中：x为系统的状态变量；y为系统的代数变量。
12、进一步地，所述通过收缩同步电机与感应电动机的内部导纳消去代数变量，将暂态电压稳定分析模型由微分代数方程组转化为常微分方程组，获得降阶系统，包括：
13、同步电机使用二阶摇摆方程描述，感应电动机使用三阶机电暂态模型建模，并以第n台同步电机为参考机，通过网络收缩消去代数变量获得降阶系统，降阶系统的状态方程表征为：
14、
15、式中：δi,n(i＝1,2,...,n-1)表示第i台同步电机相对于第n台同步电机的转子角度；ωi表示第i台同步电机的转子角速度；pm,i、pe,i分别表示第i台同步电机的机械功率、电磁功率，pm,i视为恒定值；mi、di分别表示第i台同步电机的惯性常数、阻尼系数；ωb表示转子角速度基准值；sk(k＝n+1,n+2,...,n+m)表示第k台感应电动机的转子滑差，0≤sk≤1；tj,k、tk分别表示第k台感应电动机的惯性常数、暂态时间常数；tm,i、te,i分别表示第k台感应电动机的机械转矩、电磁转矩；xk、x'k分别表示第k台感应电动机的同步电抗、暂态电抗；ex,k、ey,k分别表示第k台感应电动机内电势在x轴、y轴上的投影；ix,k、iy,k分别表示第k台感应电动机注入电流在x轴、y轴上的投影。
16、进一步地，在相对角绝对速坐标系中，si＝(ωn-ωi)/ωb，故有：
17、
18、降阶系统中的第i台同步电机的电磁功率为：
19、
20、式中：ei表示第i台同步电机的内电势；gij、bij分别表示第i台同步电机与第j台同步电机之间的电导、电纳；gik、bik分别表示第i台同步电机与第k台感应电动机之间的电导、电纳；
21、降阶系统中的第k台感应电动机的电磁转矩、机械转矩分别为：
22、
23、
24、式中：gkj、bkj分别表示第k台感应电动机与第j台同步电机之间的电导、电纳；gkl、bkl分别表示第k台感应电动机与第l台感应电动机之间的电导、电纳；lk为第k台感应电动机的负荷率；αk为第k台感应电动机的机械转矩中转速无关部分的占比；ρk为第k台感应电动机的机械转矩中与转速相关的次方；
25、降阶系统中的第k台感应电动机的注入电流x轴分量、y轴分量分别为：
26、
27、
28、进一步地，所述多项式变换的方法为：
29、
30、转化后的多项式型常微分方程组的表达式为：
31、
32、式中：m＝3n+3m-2；新增代数约束g(z)＝0用于约束原系统的电磁功率与电磁转矩中的正弦项、余弦项；zmin≤zl≤zmax对应原系统的滑差约束。
33、进一步地，所述利用环域扩展法，计算多项式空间下的最优暂态电压稳定域的解析表达式，包括：
34、a1、给定正数β0、c0及正定多项式p0(z)、l1(z)、l2(z)，令k＝0、p＝p0(z)、β＝β0，求解平方和规划问题(sosp0)，并将计算结果v0(z)保存为v(k)(z)；
35、a2、输入c(k)、v(k)(z)及正定多项式l(z)，求解平方和规划问题(sosp1)，将计算结果c、sm+2、{sm+6+i(m-1),i＝0,1,...,m-1}保存为c(k+1)、sm+2、{sm+6+i(m-1),i＝0,1,...,m-1}，并保留c(k)；
36、a3、输入c(k)、c(k+1)、sm+2、{sm+6+i(m-1),i＝0,1,...,m-1}及v(k)(z)，求解平方和规划问题(sosp2)；
37、a4、如果平方和规划问题(sosp2)可行，则转至步骤a5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，所述暂态电压稳定分析模型的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，所述通过收缩同步电机与感应电动机的内部导纳消去代数变量，将暂态电压稳定分析模型由微分代数方程组转化为常微分方程组，获得降阶系统，包括：
4.根据权利要求3所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，在相对角绝对速坐标系中，si＝(ωn-ωi)/ωb，故有：
5.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，所述多项式变换的方法为：
6.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，所述利用环域扩展法，计算多项式空间下的最优暂态电压稳定域的解析表达式，包括：
7.根据权利要求6所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，平方和规划问题(SOSP0)的求解方式如下
8.根据权利要求6所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，多项式空间下最优的暂态电压稳定域的解析表达式为D＝{z|V(z)≤c}，其边界为原始电力系统最优的暂态电压稳定域的解析表达式为D＝{x|V(x)≤c}，其边界为
9.一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-8任一项所述方法。
...【技术特征摘要】
1.一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，所述暂态电压稳定分析模型的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，所述通过收缩同步电机与感应电动机的内部导纳消去代数变量，将暂态电压稳定分析模型由微分代数方程组转化为常微分方程组，获得降阶系统，包括：
4.根据权利要求3所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，在相对角绝对速坐标系中，si＝(ωn-ωi)/ωb，故有：
5.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态电压稳定域最大化估计方法，其特征在于，所述多项式变换的方法为：
6.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴青华，陈磊，刘洋，温天昊，林育庆，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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