一种基于矩阵扰动理论确定电压稳定薄弱节点方法技术

本发明专利技术是一种基于矩阵扰动理论确定电压稳定薄弱节点方法，其特点是，包括基于矩阵扰动理论的雅可比矩阵条件数的构建、基于雅可比矩阵条件数灵敏度的电压稳定薄弱节点指标的构建和节点负荷裕度指标的建立。本发明专利技术将矩阵扰动理论应用于电力系统电压稳定分析中，为电力系统电压稳定性的研究与分析开辟了新的途径，改善了传统静态电压稳定中薄弱节点确定和计算负荷裕度的连续潮流法中重复潮流计算的缺陷；其计算简单、速度快，工程应用价值高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是基于矩阵扰动理论确定电压稳定薄弱节点方法，属于电力系统电压稳定预防与控制

技术介绍
以大机组、超高压、远距离输电为主要特点的互联大电网在为系统带来巨大经济效益的同时，多变的运行方式也使得其不可避免地出现难以预料的脆弱性，使得电力系统电压稳定问题变的更加突出。智能电网环境要求调度人员能够快速准确且直观的掌握电网安全的量化指标，这就为电压稳定研究与分析方法提出了更高的要求，如何快速准确的确定电压稳定研究中的薄弱节点引起了国内外专家学者的广泛关注。在电力系统电压稳定性研究中，将系统中相对容易失去电压稳定的负荷节点定义为薄弱节点，其本质就是节点所能承受负荷功率变化的能力相对较弱。目前，多数采用的连续潮流法和灵敏度分析法具有概念清晰，易于理解等优点，但计算量偏大，不适于现代大型互联电力系统电压稳定的分析与研究。奇异值分析法虽然计算量较小，但其无法给出节点的负荷裕度指标，不能够实现对电压稳定性的定量评价。实际工程中，电力系统规划及运行部门在关心网络中薄弱环节的同时，更关注于当前运行状态距离临界点的距离，即稳定裕度。若能在对电力网络的脆弱性做出正确评价的同时，能够给出薄弱节点的负荷裕度，将有助于电力系统运行部门及早地采取相应的控制措施以保证电网的安全运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有电力系统电压稳定薄弱节点确定方法的不足，提供一种具有计算简单、结果准确、易于实现且无需重复潮流计算确定电压稳定薄弱节点的方法。实现本专利技术所采用的技术方案是，，其特征是，它包括以下步骤1)基于矩阵扰动理论的雅可比矩阵条件数的构建用于电力系统潮流计算的方程为JV = W(1)其中J为用于系统潮流计算的雅可比矩阵，V表示节点相角和电压的变化列向量T，W表示节点有功功率和无功功率的变化列向量τ ；在系统受到外界的一个扰动时，系统会在目前运行点的基础上有功和无功功率重新分布，使系统潮流达到一个新的运行点，此时全系统用于潮流迭代的雅可比矩阵中的元素也发生了相应的变化，潮流方程在新的运行点处达到平衡，系统在新的运行点处有如下关系(J+ Δ J) (V+ Δ V) = (W+ Δ ff)(2)其中Δ J为系统受扰动后雅可比矩阵的改变量，4Δ V为系统受扰动后节点电压改变列向量，Δ W为系统受扰动后节点功率改变列向量，令J' =J+AJ，则J'为系统在新运行点处潮流方程的雅可比矩阵；对应于潮流收敛的两个运行点处的雅可比矩阵J和J' 一定都是非奇异矩阵，且在系统结构不发生变化时，J和J'维数相同，根据矩阵扰动理论中矩阵逆和方程组的扰动界限定理可得权利要求1. ，其特征是，它包括以下步骤1)基于矩阵扰动理论的雅可比矩阵条件数的构建用于电力系统潮流计算的方程为JV = W(1)其中J为用于系统潮流计算的雅可比矩阵，V表示节点相角和电压的变化列向量τ,W表示节点有功功率和无功功率的变化列向量τ ；在系统受到外界的一个扰动时，系统会在目前运行点的基础上有功和无功功率重新分布，使系统潮流达到一个新的运行点，此时全系统用于潮流迭代的雅可比矩阵中的元素也发生了相应的变化，潮流方程在新的运行点处达到平衡，系统在新的运行点处有如下关系(J+AJ) (V+Δ V) = (W+Δ W)(2)其中Δ J为系统受扰动后雅可比矩阵的改变量， Δ V为系统受扰动后节点电压改变列向量， Δ W为系统受扰动后节点功率改变列向量，令J' =J+A JJljJ'为系统在新运行点处潮流方程的雅可比矩阵； 对应于潮流收敛的两个运行点处的雅可比矩阵J和J' 一定都是非奇异矩阵，且在系统结构不发生变化时，J和J'维数相同，根据矩阵扰动理论中矩阵逆和方程组的扰动界限定理可得全文摘要本专利技术是，其特点是，包括基于矩阵扰动理论的雅可比矩阵条件数的构建、基于雅可比矩阵条件数灵敏度的电压稳定薄弱节点指标的构建和节点负荷裕度指标的建立。本专利技术将矩阵扰动理论应用于电力系统电压稳定分析中，为电力系统电压稳定性的研究与分析开辟了新的途径，改善了传统静态电压稳定中薄弱节点确定和计算负荷裕度的连续潮流法中重复潮流计算的缺陷；其计算简单、速度快，工程应用价值高。文档编号H02J3/12GK102354983SQ20111029505公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日专利技术者刘铖, 吴茜, 孔令国, 徐鹏程, 李振新, 李鹏飞, 章昊, 蔡国伟, 邢亮 申请人:东北电力大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
点负荷裕度指标，即：ｎ分别为δｍａｘ和δｍｉｎ对应的左奇异向量，Ｕｍａｘ和Ｕｍｉｎ分别为δｍａｘ和δｍｉｎ对应的右奇异向量；３）节点负荷裕度指标的建立雅可比矩阵条件数灵敏度的大小反映了系统稳定性对节点功率变化的敏感程度，定义条件数对节点控制变量灵敏度的倒数为节点数，由复合函数的求导法则，式（５）中条件数对状态变量的灵敏度为其中：δｍａｘ和δｍｉｎ为雅可比矩阵的最大与最小奇异值，根据隐函数的求导法则，奇异值对系统中状态变量的偏导数为：即：综上，可得条件数对控制变量的灵敏度度：其中：Ｖｍａｘ和Ｖｍｉ矩阵，Ｊ－１为Ｊ的逆阵，｜｜·｜｜２表示矩阵或向量的２－范数；２）基于雅可比矩阵条件数灵敏度的电压稳定薄弱节点指标的构建记系统中状态变量和控制变量分别为Ｘ＝（ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｎ）Ｔ，和Ｙ＝（ｙ１，ｙ２，．．．，ｙｎ）Ｔ，ｎ为系统中的节数相同，根据矩阵扰动理论中矩阵逆和方程组的扰动界限定理可得：和其中：κ＝｜｜Ｊ｜｜２＊｜｜Ｊ－１｜｜２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）则根据矩阵扰动理论，可以将（５）式定义雅可比矩阵的条件数；其中：Ｊ为潮流方程中雅可比为系统受扰动后节点电压改变列向量，ΔＷ为系统受扰动后节点功率改变列向量，令Ｊ′＝Ｊ＋ΔＪ，则Ｊ′为系统在新运行点处潮流方程的雅可比矩阵；对应于潮流收敛的两个运行点处的雅可比矩阵Ｊ和Ｊ′一定都是非奇异矩阵，且在系统结构不发生变化时，Ｊ和Ｊ′维于潮流迭代的雅可比矩阵中的元素也发生了相应的变化，潮流方程在新的运行点处达到平衡，系统在新的运行点处有如下关系：（Ｊ＋ΔＪ）（Ｖ＋ΔＶ）＝（Ｗ＋ΔＷ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）其中：ΔＪ为系统受扰动后雅可比矩阵的改变量，ΔＶ雅可比矩阵，Ｖ表示节点相角和电压的变化列向量［ΔθΔＵ／Ｕ］Ｔ，Ｗ表示节点有功功率和无功功率的变化列向量［ΔＰΔＱ］Ｔ；在系统受到外界的一个扰动时，系统会在目前运行点的基础上有功和无功功率重新分布，使系统潮流达到一个新的运行点，此时全系统用１．一种基于矩阵扰动理论确定电压稳定薄弱节点方法，其特征是，它包括以下步骤：１）基于矩阵扰动理论的雅可比矩阵条件数的构建用于电力系统潮流计算的方程为：ＪＶ＝Ｗ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）其中：Ｊ为用于系统潮流计算的...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国伟，李振新，孔令国，邢亮，章昊，刘铖，徐鹏程，李鹏飞，吴茜，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：22