电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法
【专利摘要】本发明提出了一种电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法，包括：基于最优乘子的牛顿迭代法确定静态电压崩溃点；根据迭代收敛的特性判断电压崩溃点的类型；根据稳定裕度要求检验系统故障危险情况并给出稳定性故障的排序；将故障参数化并使用迭代法给出失稳性故障的严重程度排序。本发明能够在线较快速地给出电力系统的电压稳定裕度，对电压稳定性进行实时有效的监测；稳定性故障和失稳性故障的综合排序可以在系统发生故障时在线指导发电机调整和无功补偿设备的投切，也可以离线指导支路参数调整、线路增减、FACTS设备的配置等，对电力系统的运行与规划均有重要的意义。
【专利说明】电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统监测、分析及控制的【技术领域】，具体地说是一种电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法。
【背景技术】
[0002]电力系统的电压稳定问题研究起步晚于频率稳定问题的研究，起步于上世纪四十年代，直到上世纪七十年代后，电压稳定问题才开始作为一个专门的领域受到关注，随着现代电力系统的发展，输电领域的发展可能滞后于系统负荷增长和发电水平的增长，电力网络往往运行在高负荷水平下，面临电压稳定临界限制，引发了一系列重大的电压稳定事故。
[0003]静态电压稳定问题有诸多分析方法。利用系统PV曲线，给出在一定负荷增长方向上负荷节点的电压稳定裕度，是最为常用的静态电压稳定分析方法，该方法有明确的物理背景，分析效果直观，有着连续潮流等成熟的分析方法，如图1所示，由下式定义电压稳定裕度λ，
【权利要求】
1.电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据对电力系统的监测结果，判断电力系统是否发生故障，如果电力系统未发生故障，即在正常运行方式下，则从可行域外出发进行基于最优乘子的牛顿迭代法，求取电力系统在预定负荷增长方向上的电压稳定裕度以及确定电压崩溃临界点，然后转入步骤2);如果电力系统发生故障，则直接进入步骤3)； (2)根据牛顿迭代法收敛情况分析电压稳定裕度，并区分电压崩溃点类型； (3)如果电力系统发生故障，仍然按照从可行域外出发进行基于最优乘子的牛顿迭代法，求取电压稳定裕度以及确定电压崩溃临界点，在迭代过程中，迭代初始点选择所述步骤(I)正常运行方式下求取的电压崩溃临界点裕度； (4)分析所述步骤(3)求取的电压稳定裕度，若电压稳定裕度不小于O，则为稳定性故障，根据电压稳定裕度大小对稳定性故障进行严重程度排序，电压稳定裕度值越小，故障越严重；若电压稳定裕度小于O，则为失稳故障，首先对故障进行参数化，然后按照从可行域外出发的基于最优乘子的牛顿迭代方法求取电压崩溃临界点，在迭代过程中，迭代初始点选择故障参数为O时的电压稳定裕度； (5)计算所述步骤(4)求取的电压崩溃临界点故障参数，根据故障参数大小对失稳故障进行严重程度排序，故障参数越大，故障越严重； (6)综合步骤(4)和步骤(5)的两种排序，按照电压稳定裕度值从大到小，然后故障参数从小到大的顺序，给出故障统一排序，指导电力系统运行。
2.根据权利要求1所述的电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法，其特征在于，所述步骤(1)中，从可行域外出发进行基于最优乘子的牛顿迭代法，求取电压稳定裕度以及确定电压崩溃临界点的具体方法为: 负荷和发电机的增长方向由下式定义:
Pu — Puo+ X bPi
Qu — Quo+ 入 bQi
PGi = Pgio+、bGi 其中，λ为电压稳定裕度，Putl,Qutl分别为节点i在基准状态下注入的有功功率和无功功率，Pu，Qu分别为节点i在当前状态下注入的有功功率和无功功率，Peitl, Pei为节点i发电机在基准状态下和当前状态下注入的有功功率，bPi，bQi，bGi分别为节点i的负荷有功出力，无功出力和发电机出力的变化方向向量； 带参数的潮流方程表示为:
f (X，λ ) = f (X) -S = O
S = S0+ λ b 其中，Stl, S分别为基准状态下和当前状态下节点和发电机注入功率向量，S0= (PUQ，QLi0, PGi0)，S= (PLi, QLi, PGi)，b为节点和发电机注入功率变化方向向量，b =(bPi, bQi, bGi)，x 为状态变量； 采用最优乘子的牛顿迭代法，迭代初始点选取满足潮流在可行域外的电压稳定裕度值，在潮流第k次迭代求出状态变量x(k)的修正量Λχω，Δχω = J0iHf (x(k))，其中，J(k)为第k次迭代的雅克比矩阵，f (χω)为将第k次迭代求出状态变量x(k)代入潮流方程组，雅克比矩阵的具体形式为:
3.根据权利要求1所述的电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体实现过程为: 若在步骤(1)的迭代中，出现某个节点反复发生PV/PQ类型转换的情况，则电压崩溃点的类型为约束诱导型，此节点为电压崩溃点； 若在步骤(1)的迭代中，出现某几个节点反复发生PV/PQ类型转换的情况，则电压崩溃点的类型为约束诱导型，记录这些节点，每次选I个节点i，按所述步骤(1)计算潮流，潮流收敛后，根据最终的雅克比矩阵计算灵敏度，若满足以下条件:
4.根据权利要求1所述的电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法，其特征在于，所述步骤(5)对故障进行参数化是指，设反映系统故障参数为μ，且参数范围为:
O < μ < I 故障参数μ为O时表示故障未发生，为I时表示故障彻底发生。
5.根据权利要求1所述的电力系统的静态电压稳定裕度分析及系统故障排序方法，其特征在于，所述步骤(5)中，对于不同的故障，故障参数μ的计算按下述参数化潮流方程求出: (1)单个发电机退出的参数化潮流方程
【文档编号】H02J3/00GK103795058SQ201410049147
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】周前, 胡泽春, 汪成根, 赵静波, 赵博石 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 清华大学