基于特征值分析的电力系统无功备用综合评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统调度运行技术领域，更准确地说，本发明涉及一种适用于综 合评估某个运行方式下电力系统无功备用的方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统的安全运行需要考虑能够承受负荷和新能源发电等波动，通常在电力系 统运行技术导则或规程中明确要求电力系统运行中必须有一定比例的有功旋转备用，一般 按不大于2%~5%的实际负荷确定有功旋转备用，但对于无功储备（备用）只是提出了要 求，但没有明确的定义和计算方法。已有的计算无功备用的方法都是在设定的功率调整方 式下基于连续潮流法通过计算Q-V曲线来实现的，计算结果只能反映该功率调整方式下的 无功备用水平，不能全面反映各种功率调整方式下的无功备用综合指标。
[0003] 无功备用水平与电压控制能力紧密相关，用于分析静态电压稳定的潮流雅可比矩 阵JPQV的最小特征值，反映了静态电压稳定的严重程度：最小特征值为〇,表示电力系统处 于静态电压临界稳定状态；最小特征值大于〇,表示电力系统处于静态电压稳定状态，值越 大越稳定；最小特征值小于〇,表示电力系统处于静态电压失稳状态，值越小越不稳定。节 点无功注入对某个特征值的灵敏度，反映了节点无功注入单位功率的变化对该特征值所对 应的静态电压稳定模式的影响程度。实际电力系统的JPQV有多个特征值，节点无功注入变化 不仅影响最小特征值，也影响其它特征值，特别是那些与最小特征值接近的特征值。但是， 如何利用这些特征值来反映节点无功注入在电网运行方式下对电力系统静态电压稳定的 综合影响，从而实现对节点无功备用在维持电压控制能力方面的有效程度进行综合评估， 进而评估电力系统无功备用整体水平，目前仍没有相关的解决方案。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是：针对电力系统的运行方式，从维持电压控制能力的角度，对电力系 统中所有提供静态无功、动态无功的设备，进行无功备用有效性的综合评价，得到反映电力 系统无功备用整体水平的低电压安全稳定无功备用指标和低电压安全稳定无功备用指标。
[0005] 本发明的基本原理在于：JPQV的最小特征值反映了静态电压稳定的严重程度，节点 无功注入变化不仅影响最小特征值，也影响其它特征值，特别是那些与最小特征值接近的 特征值。通过计算节点无功注入对包括最小特征值在内的多个相对较小的关键特征值的综 合灵敏度，结合各节点的无功备用容量，得到的无功备用综合指标本质上是各节点的无功 备用容量对JPQd^关键特征值的综合影响程度，因此，可以反映节点无功注入在某个运行方 式下对电力系统静态电压稳定的综合影响，从而实现基于电压控制能力的无功备用综合评 估。
[0006] 具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：
[0007] 1)首先，通过对电力系统运行方式的潮流方程进行线性化处理，得到以公式（1) 表示的电力系统稳态节点有功/无功注入微增量与节点电压幅值/相角微增量的关联方程 组，再通过公式（2)的假设，得到以公式（3)表示的电力系统稳态节点无功注入微增量与电 压幅值微增量的关联方程组，进入步骤2);
【主权项】
1.基于特征值分析的电力系统无功备用综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 首先，通过对电力系统运行方式的潮流方程进行线性化处理，得到以公式（1)表示 的电力系统稳态节点有功/无功注入微增量与节点电压幅值/相角微增量的关联方程组， 再通过公式（2)的假设，得到以公式（3)表示的电力系统稳态节点无功注入微增量与电压 幅值微增量的关联方程组，进入步骤2);
式中，AP为节点有功注入微增量，AQ为节点无功注入微增量，A0为节点电压相角 微增量，△V为节点电压幅值微增量；JP0、JPV、JQ0和JQV为潮流方程偏微分形成的雅可比矩 阵J的子阵，JPQV为用于静态电压稳定分析的雅可比矩阵； 2) 采用特征值分析方法计算1_的特征值，进入步骤3); 3) 若JPQV的最小特征值Amin大于〇,则将JPQV的特征值中与Amin的比值小于设定值 c的特征值归入关键特征值集合，进入步骤4);若Xmin等于〇,则认为运行方式是临界安全 的，将4类无功备用指标都置为0,进入步骤6);若Xmin小于〇,则认为运行方式是不安全 的，将4类无功备用指标都置为小于0的设定值，进入步骤6); 所述4类无功备用指标是指低电压安全稳定静态无功备用指标SQp高电压安全稳定静 态无功备用指标SQu、低电压安全稳定动态无功备用指标DQjP高电压安全稳定动态无功备 用指标DQu; 其中，c为大于1的参数； 4) 通过公式（4)计算运行方式下可提供静态无功或动态无功的设备所连接的节点的 无功注入对关键特征值集中特征值的综合灵敏度，进入步骤5); i=i
式中，n为运行方式下可提供静态无功或动态无功的设备所连接的节点总数，m为关键 特征值集中特征值的数目，Aj为关键特征值集中第j个特征值，au为可提供静态无功或动 态无功的设备所连接的第i个节点的无功注入对关键特征值集中第j个特征值的灵敏度， a为设定的大于1的参数； 5) 分别通过公式（5)-公式⑶计算运行方式下SQpSQu、DQdPDQu，进入步骤6);
式中，n为运行方式下可提供静态无功或动态无功的设备所连接的节点总数，Si为其中 第i个节点无功注入对关键特征值集中特征值的综合灵敏度，Quo为其中第i个节点在运 行方式下静态无功设备的无功注入总量，0^_和9^_分别为其中第i个节点上静态无 功设备按该节点电压当前值不变条件下计算出的无功注入总量的最大值和最小值，QD.U为 其中第i个节点在运行方式下动态无功设备的无功注入总量，Qdimax为其中第i个节点上只 提供无功、不提供有功的动态无功设备按该节点电压当前值不变条件下计算出的无功注入 总量的最大值与除可提供无功之外还可提供有功注入的动态无功设备按该节点电压当前 值和有功注入当前值都不变的条件下计算出的无功注入总量的最大值二者之和，9^_为 其中第i个节点上只提供无功、不提供有功的动态无功设备按该节点电压当前值不变条件 下计算出的无功注入总量的最小值与除可提供无功之外还可提供有功注入的动态无功设 备按该节点电压当前值和有功注入当前值都不变的条件下计算出的无功注入总量的最小 值二者之和； 6)分别通过公式（9)和公式（10)计算运行方式下低电压安全稳定无功备用综合指标SDQjP高电压安全稳定无功备用综合指标SDQ"，结束本方法； SDQl=kSQl+DQl (9) SDQu=kSQu+DQu (10) 式中，k为设定的大于0、小于1的参数。
【专利摘要】本发明公开了一种从静态电压稳定的角度评估电力系统无功备用的方法，属于电力系统调度运行技术领域。本发明针对用于静态电压稳定分析的潮流雅可比矩阵进行特征值分析，将与最小特征值的比值较小的特征值作为关键特征值，以节点无功注入对所有关键特征值的综合灵敏度，来反映节点无功备用对静态电压稳定的综合影响程度，区分低电压安全稳定无功备用和高电压安全稳定无功备用，将以综合灵敏度为权值的各节点静态无功备用之和和动态无功备用之和，再加权累加，作为低电压安全稳定无功备用综合指标和高电压安全稳定无功备用综合指标。本发明为调度运行人员监视电力系统无功备用变化、比较不同运行方式下无功备用的有效程度提供技术手段。
【IPC分类】G06Q50-06
【公开号】CN104809653
【申请号】CN201510016874
【发明人】徐泰山, 鲍颜红, 薛禹胜, 徐伟, 彭慧敏, 李峰, 周海锋, 刘韶峰, 杨君军
【申请人】国电南瑞科技股份有限公司, 国家电网公司, 南京南瑞集团公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年1月13日