專利名稱：一種基于電壓梯度的最速電壓崩潰裕度計算方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，具體涉及一種基于電壓梯度的最速電壓崩潰裕度計算方法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，負荷迅速增長，而受端系統(tǒng)內(nèi)部主力電廠建設不足，對外來電力的依賴程度越來越高。此外，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱，系統(tǒng)往往運行在中負荷條件下以及由于新型用電設備的使用，不利于電壓穩(wěn)定的負荷比例越來越大。這些因素使得受端系統(tǒng)發(fā)生電壓失穩(wěn)甚至導致大停電事故的風險增加。最小電壓穩(wěn)定裕度是通過求取當前點在系統(tǒng)最惡劣的變化模式下的穩(wěn)定裕度來分析系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。盡管在實際的負荷變化下系統(tǒng)存在較大的裕度，但若當前運行點的最小電壓穩(wěn)定裕度很小，則意味著系統(tǒng)很可能在某一特定擾動下發(fā)生電壓失穩(wěn)。目前，對最小電壓穩(wěn)定裕度的研究方法主要有一是奇異值分析法，該方法是以雅可比矩陣的零奇異值對應的左特征向量為初始負荷的增長方向，用改進連續(xù)潮流法搜索這個方向?qū)碾妷罕罎Ⅻc，再以該崩潰點的雅可比矩陣零奇異值對應的左奇異向量作為新的負荷增長方向重新計算，直到負荷增長方向與崩潰點處崩潰點曲面的法線方向重合為止。二是概率分析法，該方法通過統(tǒng)計數(shù)字特征，如均值和方差，來描述負荷變化的不確定性；利用概率潮流計算方法確定靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的初始條件。計及了更多的負荷變化信息，更接近于實際情況。這兩種方法都只適用于靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析，對于需要考慮系統(tǒng)動態(tài)特性的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性分析，其應用受到一定的限制。三是戴維南等值阻抗法，該方法結(jié)合時域仿真法，可獲得暫態(tài)過程中的動態(tài)戴維南等值阻抗以及負荷阻抗。當負荷等值阻抗等于系統(tǒng)的戴維南等值阻抗時，作為最小電壓穩(wěn)定裕度點。該方法可用于暫態(tài)電壓穩(wěn)定分析，但由于負荷等值阻抗等于系統(tǒng)的戴維南等值阻抗僅是電壓失穩(wěn)的充分條件，因此所得的裕度相對樂觀。從文獻來看，已有的最小電壓穩(wěn)定裕度算法，有些只適用于靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析，有些雖然能用于暫態(tài)穩(wěn)定分析，但所得的裕度偏樂觀。運行人員難以從中準確判斷當前系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的程度，從而難以做出正確的判斷和相應的對策，可能導致系統(tǒng)電壓崩潰，帶來不良的社會影響和經(jīng)濟損失。因此，需要物理意義明確、計算速度快、適應性強的電壓穩(wěn)定指標，基于此提出了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于電壓梯度的最速電壓崩潰裕度計算方法，該方法得到系統(tǒng)的最速電壓崩潰裕度，運用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析，利于運行人員正確判斷故障后系統(tǒng)的狀態(tài)并采取有效的應對措施。本發(fā)明基于時域仿真方法，得到故障后系統(tǒng)的所監(jiān)測負荷母線對應的戴維南等值參數(shù)，將故障后負荷母線電壓的負梯度方向作為約束條件，以負荷功率為目標函數(shù)，通過拉格朗日因子法，構(gòu)造修正目標函數(shù)，求取極值點，繼而得到系統(tǒng)的最速電壓穩(wěn)定裕度。
本發(fā)明的目的是采用下述方案予以實現(xiàn)的—種基于電壓梯度的最速電壓崩潰裕度計算方法，所述方法包括下述步驟A、基于時域仿真方法，求取故障后系統(tǒng)中需監(jiān)測的負荷母線處系統(tǒng)的戴維南等值參數(shù)；B、所述母線電壓負梯度方向為使負荷的電壓最速下降的方向，即最危險的負荷增長方向；C、以所述系統(tǒng)的傳輸功率為目標函數(shù)，以所述母線電壓負梯度方向為約束條件， 利用拉格朗日因子法，構(gòu)造修正目標函數(shù)；D、求所述修正目標函數(shù)的駐點，即在約束條件下目標函數(shù)的可能極值點，再由可能的極值點中求得目標函數(shù)的最大值點以及相應目標函數(shù)的最大值Pllmax ；E、以負荷有功功率表征電壓崩潰裕度，計算所述故障后系統(tǒng)每一時刻負荷母線的最速電壓崩潰裕度。本發(fā)明提供的一種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述步驟A中求取故障后負荷母線處系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)的方法，是利用時域仿真方法，通過每一個計算步中生成的網(wǎng)絡代數(shù)方程求得戴維南等值母線處的綜合阻抗矩陣，再通過補償法來求解任意一個負荷母線處隨時間變化的系統(tǒng)戴維南等值電勢和戴維南等值阻抗。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的技術(shù)方案是所述步驟B中的母線電壓負梯度方向是最危險的負荷增長方向；當負荷所需的有功功率超過系統(tǒng)的傳輸功率極限時，則系統(tǒng)發(fā)生電
權(quán)利要求
1.一種基于電壓梯度的最速電壓崩潰裕度計算方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟A、基于時域仿真方法，求取故障后系統(tǒng)中需監(jiān)測的負荷母線處系統(tǒng)的戴維南等值參數(shù)；B、所述母線電壓負梯度方向為使負荷的電壓最速下降的方向，即最危險的負荷增長方向；C、以所述系統(tǒng)的傳輸功率為目標函數(shù)，以所述母線電壓負梯度方向為約束條件，利用拉格朗日因子法，構(gòu)造修正目標函數(shù)；D、求所述修正目標函數(shù)的駐點，即在約束條件下目標函數(shù)的可能極值點，再由可能的極值點中求得目標函數(shù)的最大值點以及相應目標函數(shù)的最大值Pllmax ；E、以負荷有功功率表征電壓崩潰裕度，計算所述故障后系統(tǒng)每一時刻負荷母線的最速電壓崩潰裕度。
2.如權(quán)利要求1所述的最速電壓崩潰裕度計算方法，其特征在于，所述步驟A中求取故障后負荷母線處系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)的方法，是利用時域仿真方法，通過每一個計算步中生成的網(wǎng)絡代數(shù)方程求得戴維南等值母線處的綜合阻抗矩陣，再通過補償法來求解任意一個負荷母線處隨時間變化的系統(tǒng)戴維南等值電勢和戴維南等值阻抗。
3.如權(quán)利要求1所述的最速電壓崩潰裕度計算方法，其特征在于，所述步驟B中的母線電壓負梯度方向是最危險的負荷增長方向；當負荷所需的有功功率超過系統(tǒng)的傳輸功率極限時，則系統(tǒng)發(fā)生電壓失穩(wěn)；定義最危險的負荷增長方向為使負荷的電壓最速下降的方向，
4.如權(quán)利要求1所述的最速電壓崩潰裕度計算方法，其特征在于，所述步驟C中的目標函數(shù)是系統(tǒng)傳輸?shù)挠泄β剩吹扔谪摵傻挠泄β?，所述負荷的有功功率是關(guān)于負荷電阻1 和電抗&的二元函數(shù)，用P (Rn, Xn)表示；約束條件為該母線電壓梯度方向?qū)呢摵杉s束條件，用Φ (Rn, Xn)表示；通過拉格朗日函數(shù)法，構(gòu)造修正目標函數(shù)為
5.如權(quán)利要求1所述的最速電壓崩潰裕度計算方法，其特征在于，所述步驟D中的修正目標函數(shù)的駐點通過求解以下方程組得到
6.如權(quán)利要求1所述的最速電壓崩潰裕度計算方法，其特征在于，所述步驟E中的最速電壓崩潰裕度以負荷有功功率表征，代表最快速方向的電壓崩潰裕度；求取不同負荷節(jié)點的最速電壓崩潰裕度來篩選系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)；假設當前負荷的有功功率為Po，則當前運行點的最速電壓崩潰裕度Imin為
全文摘要
本發(fā)明一種基于電壓梯度的最速電壓崩潰裕度計算方法，該方法得到故障后系統(tǒng)的所監(jiān)測負荷母線處系統(tǒng)對應的戴維南等值參數(shù)，將故障后母線電壓的負梯度方向作為約束條件，以負荷功率為目標函數(shù)，通過拉格朗日因子法，構(gòu)造修正目標函數(shù)，求取極值點，繼而得到負荷母線的最速電壓崩潰裕度。本發(fā)明運用于離線以及在線的電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析以及運行控制，利于系統(tǒng)運行、分析人員辨別故障后系統(tǒng)狀況，采取有效的安全控制措施，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行水平。
文檔編號H02J3/00GK102522745SQ201110393688
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者吳萍, 孫華東, 林偉芳, 湯涌 申請人:中國電力科學研究院