一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法，屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定 分析評估領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來世界范圍內(nèi)多起電壓崩潰事故，使電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性問題得到越來越多 的關(guān)注。短期大擾動所引起的暫態(tài)電壓失穩(wěn)或崩潰尤為嚴(yán)重，在線監(jiān)測時若能準(zhǔn)確判斷出 區(qū)域性的暫態(tài)電壓失穩(wěn)并及時采取預(yù)防控制措施，將有利于遏制暫態(tài)電壓失穩(wěn)事故中部分 節(jié)點所引起的大范圍連鎖性電壓失穩(wěn)或崩潰，提高區(qū)域整體穩(wěn)定性。實際運行中常采用基 于固定電壓閾值的工程判據(jù)對暫態(tài)電壓失穩(wěn)進(jìn)行判斷，這類判據(jù)簡便易行，但閾值的設(shè)定 缺乏足夠的理論支撐，其可靠性和選擇性都難以保證。同時，針對區(qū)域整體的暫態(tài)電壓穩(wěn) 定評估相關(guān)理論目前也還不甚完善，這給區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的評估和判斷帶來了不少困 難。
[0003] 隨著廣域測量系統(tǒng)/同步相量測量單元（以下簡稱WAMS/PMU)的迅速發(fā)展和推 廣，目前有不少利用數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行電力系統(tǒng)在線監(jiān)測和安全穩(wěn)定評估的 方法。但傳統(tǒng)的一些基于數(shù)據(jù)挖掘的評估方法是在所研宄問題的理論基礎(chǔ)相對完善的前提 下開展的，少有涉及對區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定評估的研宄，且大多采用基于傳統(tǒng)經(jīng)驗的工程判 據(jù)對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，并未充分發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘方法在探索數(shù)據(jù)規(guī)律方面的優(yōu)勢。當(dāng)已知 部分先驗知識時，半監(jiān)督聚類方法能高效、可靠地引導(dǎo)探索式知識發(fā)現(xiàn)過程。因此，若能充 分利用數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)勢來對區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定狀況實施評估，將有望克服相關(guān)理論基礎(chǔ)還 不完善的困難，以數(shù)據(jù)中潛在的規(guī)律來保證評估結(jié)果的可靠性和選擇性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法，以廣域測 量信息為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)挖掘的方法來構(gòu)建電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評估模型， 從而對電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定狀況進(jìn)行可靠的監(jiān)測和評估。
[0005] 本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法，方法包括以下步驟：
[0006] (1)設(shè)電力系統(tǒng)中的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)有k個節(jié)點，各節(jié)點序號分別為1，2,…，k，當(dāng)電 力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)A時，從各節(jié)點的同步相量測量單元中，以時間間隔為AT采集該 節(jié)點的電壓、電流、有功功率和無功功率的實時量測數(shù)據(jù)，采樣時長為T，設(shè)在穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài) A時，電力系統(tǒng)中所有k個節(jié)點的負(fù)荷消耗的有功功率之和為PA，采用感應(yīng)電動機與恒阻抗 并聯(lián)的電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型，分別建立電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點的等值負(fù)荷模型，并 設(shè)電力系統(tǒng)各節(jié)點感應(yīng)電動機消耗的有功功率與各節(jié)點的恒阻抗消耗的有功功率之比為 Pm;
[0007] (2)建立在上述步驟⑴的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)A下的電力系統(tǒng)仿真模型，對該電力系統(tǒng) 仿真模型中的元件參數(shù)和運行條件進(jìn)行調(diào)整，通過時域仿真生成大量仿真樣本，具體過程 如下：
[0008] (2-1)將電力系統(tǒng)中所有k個節(jié)點的負(fù)荷消耗的有功功率之和依次調(diào)整為PA、 PAX0.8*PAX1.2 ;
[0009](2-2)分別在步驟（2-1)的PA、PAX0. 8和PAX1. 2狀態(tài)下，將電力系統(tǒng)各節(jié)點感應(yīng) 電動機消耗的有功功率與各節(jié)點的恒阻抗消耗的有功功率之比依次調(diào)整為Pm、0. 5Pm、2PjP 4Pm；
[0010] (2-3)分別在步驟（2-2)的Pm、0. 5Pm、2PjP4PmT，對電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的每條 輸電線路，在線路全長的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè)置三相短路故障；
[0011] (2-4)分別在步驟（2-3)的在線路全長的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè) 置三相短路故障狀態(tài)下，將上述每條輸電線路兩端三相短路故障的切除時間設(shè)置成兩檔， 第一檔為：近端切除時間0. 05秒，遠(yuǎn)端切除時間0. 1秒，第二檔為近端切除時間0. 35秒，遠(yuǎn) 端切除時間〇. 4秒；
[0012] (2-5)分別在步驟（2-4)的兩檔三相短路故障切除時間狀態(tài)下，以步驟（1)的時間 間隔△T和采樣時長T，對電力系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行N次時域仿真，分別記錄每次時域仿真過 程中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有k個節(jié)點的電壓、無功功率和感應(yīng)電動機滑差隨時間的變化 曲線，將三種曲線分別記為U、Q和s，并分別記錄每次時域仿真過程中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi) 每條輸電線路三相短路故障的發(fā)生時刻h、切除時刻t。以及各節(jié)點的狀態(tài)Z，將節(jié)點處于穩(wěn) 定狀態(tài)記為Z= 1，節(jié)點處于失穩(wěn)狀態(tài)記為Z= 0,將一次時域仿真過程中記錄的數(shù)據(jù)集合 成一個樣本，共N個樣本形成一個初始樣本庫；
[0013] (3)從上述步驟⑵的初始樣本庫中獲取電力系統(tǒng)中負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點的感應(yīng) 電動機滑差的變化曲線s及各節(jié)點狀態(tài)Z的記錄，計算電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點的電壓 穩(wěn)定度量指標(biāo)，具體過程如下：
[0014] (3-1)從初始樣本庫中獲取第m個樣本的第i個節(jié)點上，在三相短路故障的發(fā)生 時刻h和三相短路故障的切除時刻t。，感應(yīng)電動機滑差分別為S(l和s。，其中1 <m<N， 1 ^i^k；
[0015] (3-2)從初始樣本庫中獲取第m個樣本的第i個節(jié)點的節(jié)點狀態(tài)Z，對Z進(jìn)行判斷， 若Z= 1，則該節(jié)點為穩(wěn)定節(jié)點，從三相短路故障切除時刻t。開始，節(jié)點上感應(yīng)電動機滑差 在隨后的變化過程中第一次感應(yīng)電動機滑差恢復(fù)到％的時刻為ti，滑差恢復(fù)時間為心：
[0016]
【主權(quán)項】
1. 一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評估方法，其特征在于該方法包括以下步 驟： (1) 設(shè)電力系統(tǒng)中的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)有k個節(jié)點，各節(jié)點序號分別為1，2,…，k，當(dāng)電力系 統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)A時，從各節(jié)點的同步相量測量單元中，以時間間隔為AT采集該節(jié) 點的電壓、電流、有功功率和無功功率的實時量測數(shù)據(jù)，采樣時長為T，設(shè)在穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)A 時，電力系統(tǒng)中所有k個節(jié)點的負(fù)荷消耗的有功功率之和*PA，采用感應(yīng)電動機與恒阻抗并 聯(lián)的電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型，分別建立電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點的等值負(fù)荷模型，并設(shè) 電力系統(tǒng)各節(jié)點感應(yīng)電動機消耗的有功功率與各節(jié)點的恒阻抗消耗的有功功率之比為Pm; (2) 建立在上述步驟（1)的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)A下的電力系統(tǒng)仿真模型，對該電力系統(tǒng)仿 真模型中的元件參數(shù)和運行條件進(jìn)行調(diào)整，通過時域仿真生成大量仿真樣本，具體過程如 下： (2-1)將電力系統(tǒng)中所有k個節(jié)點的負(fù)荷消耗的有功功率之和依次調(diào)整為PA、PAXO. 8 *PAX1. 2 ; (2-2)分別在步驟（2-1)的？4、？，0.8和？，1.2狀態(tài)下，將電力系統(tǒng)各節(jié)點感應(yīng)電 動機消耗的有功功率與各節(jié)點的恒阻抗消耗的有功功率之比依次調(diào)整為Pm、〇. 5Pm、2PdP 4Pm； (2-3)分別在步驟（2-2)的Pm、0. 5?"1、2?111和4?111下，對電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的每條輸電 線路，在線路全長的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè)置三相短路故障； (2-4)分別在步驟（2-3)的在線路全長的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè)置三 相短路故障狀態(tài)下，將上述每條輸電線路兩端三相短路故障的切除時間設(shè)置成兩檔，第一 檔為：近端切除時間0. 05秒，遠(yuǎn)端切除時間0. 1秒，第二檔為近端切除時間0. 35秒，遠(yuǎn)端切 除時間〇. 4秒； (2-5)分別在步驟（2-4)的兩檔三相短路故障切除時間狀態(tài)下，以步驟（1)的時間間 隔AT和采樣時長T，對電力系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行N次時域仿真，分別記錄每次時域仿真過程 中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有k個節(jié)點的電壓、無功功率和感應(yīng)電動機滑差隨時間的變化曲 線，將三種曲線分別記為U、Q和s，并分別記錄每次時域仿真過程中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)每 條輸電線路三相短路故障的發(fā)生時刻h、切除時刻t。以及各節(jié)點的狀態(tài)Z，將節(jié)點處于穩(wěn)定 狀態(tài)記為Z= 1，節(jié)點處于失穩(wěn)狀態(tài)記為Z= 0,將一次時域仿真過程中記錄的數(shù)據(jù)集合成 一個樣本，共N個樣本形成一個初始樣本庫； (3) 從上述步驟（2)的初始樣本庫中獲取電力系統(tǒng)中負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點的感應(yīng)電動 機滑差的變化曲線s及各節(jié)點狀態(tài)Z的記錄，計算電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點的電壓穩(wěn)定 度量指標(biāo)，具體過程如下： (3-1)從初始樣本庫中獲取第m個樣本的第i個節(jié)點上，在三相短路故障的發(fā)生時刻tQ 和三相短路故障的切除時刻t。，感應(yīng)電動機滑差分別為S(l和s。，其中 (3-2)從初始樣本庫中獲取第m個樣本的第i個節(jié)點的節(jié)點狀態(tài)Z，對Z進(jìn)行判斷，若Z=1，則該節(jié)點為穩(wěn)定節(jié)點，從三相短路故障切除時刻t。開始，節(jié)點上感應(yīng)電動機滑差在隨 后的變化過程中第一次感應(yīng)電動機滑差恢復(fù)到S(l的時刻為ti，滑差恢復(fù)時間為心：
其中，I；