一种电力系统负荷区域暂态电压稳定的评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统负荷区域暂态电压稳定的评估方法，属于电力系统稳定 分析评估领域。
【背景技术】
[0002] 近年来世界范围内多起电压崩溃事故，使电力系统电压稳定性问题得到越来越多 的关注。短期大扰动所引起的暂态电压失稳或崩溃尤为严重，在线监测时若能准确判断出 区域性的暂态电压失稳并及时采取预防控制措施，将有利于遏制暂态电压失稳事故中部分 节点所引起的大范围连锁性电压失稳或崩溃，提高区域整体稳定性。实际运行中常采用基 于固定电压阈值的工程判据对暂态电压失稳进行判断，这类判据简便易行，但阈值的设定 缺乏足够的理论支撑，其可靠性和选择性都难以保证。同时，针对区域整体的暂态电压稳 定评估相关理论目前也还不甚完善，这给区域暂态电压稳定性的评估和判断带来了不少困 难。
[0003] 随着广域测量系统/同步相量测量单元（以下简称WAMS/PMU)的迅速发展和推 广，目前有不少利用数据挖掘和机器学习的方法进行电力系统在线监测和安全稳定评估的 方法。但传统的一些基于数据挖掘的评估方法是在所研宄问题的理论基础相对完善的前提 下开展的，少有涉及对区域暂态电压稳定评估的研宄，且大多采用基于传统经验的工程判 据对初始数据进行标定，并未充分发挥数据挖掘方法在探索数据规律方面的优势。当已知 部分先验知识时，半监督聚类方法能高效、可靠地引导探索式知识发现过程。因此，若能充 分利用数据挖掘的优势来对区域暂态电压稳定状况实施评估，将有望克服相关理论基础还 不完善的困难，以数据中潜在的规律来保证评估结果的可靠性和选择性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种电力系统负荷区域暂态电压稳定的评估方法，以广域测 量信息为基础，利用数据挖掘的方法来构建电力系统负荷区域暂态电压稳定的评估模型， 从而对电力系统负荷区域暂态电压稳定状况进行可靠的监测和评估。
[0005] 本发明提出的电力系统负荷区域暂态电压稳定的评估方法，方法包括以下步骤：
[0006] (1)设电力系统中的负荷区域内有k个节点，各节点序号分别为1，2,…，k，当电 力系统处于稳态运行状态A时，从各节点的同步相量测量单元中，以时间间隔为AT采集该 节点的电压、电流、有功功率和无功功率的实时量测数据，采样时长为T，设在稳态运行状态 A时，电力系统中所有k个节点的负荷消耗的有功功率之和为PA，采用感应电动机与恒阻抗 并联的电力系统综合负荷模型，分别建立电力系统负荷区域内各节点的等值负荷模型，并 设电力系统各节点感应电动机消耗的有功功率与各节点的恒阻抗消耗的有功功率之比为 Pm;
[0007] (2)建立在上述步骤⑴的稳态运行状态A下的电力系统仿真模型，对该电力系统 仿真模型中的元件参数和运行条件进行调整，通过时域仿真生成大量仿真样本，具体过程 如下：
[0008] (2-1)将电力系统中所有k个节点的负荷消耗的有功功率之和依次调整为PA、 PAX0.8*PAX1.2 ;
[0009](2-2)分别在步骤（2-1)的PA、PAX0. 8和PAX1. 2状态下，将电力系统各节点感应 电动机消耗的有功功率与各节点的恒阻抗消耗的有功功率之比依次调整为Pm、0. 5Pm、2PjP 4Pm；
[0010] (2-3)分别在步骤（2-2)的Pm、0. 5Pm、2PjP4PmT，对电力系统负荷区域内的每条 输电线路，在线路全长的0%、20%、40%、60%、80%和100%处设置三相短路故障；
[0011] (2-4)分别在步骤（2-3)的在线路全长的0%、20%、40%、60%、80%和100%处设 置三相短路故障状态下，将上述每条输电线路两端三相短路故障的切除时间设置成两档， 第一档为：近端切除时间0. 05秒，远端切除时间0. 1秒，第二档为近端切除时间0. 35秒，远 端切除时间〇. 4秒；
[0012] (2-5)分别在步骤（2-4)的两档三相短路故障切除时间状态下，以步骤（1)的时间 间隔△T和采样时长T，对电力系统仿真模型进行N次时域仿真，分别记录每次时域仿真过 程中电力系统负荷区域内所有k个节点的电压、无功功率和感应电动机滑差随时间的变化 曲线，将三种曲线分别记为U、Q和s，并分别记录每次时域仿真过程中电力系统负荷区域内 每条输电线路三相短路故障的发生时刻h、切除时刻t。以及各节点的状态Z，将节点处于稳 定状态记为Z= 1，节点处于失稳状态记为Z= 0,将一次时域仿真过程中记录的数据集合 成一个样本，共N个样本形成一个初始样本库；
[0013] (3)从上述步骤⑵的初始样本库中获取电力系统中负荷区域内所有节点的感应 电动机滑差的变化曲线s及各节点状态Z的记录，计算电力系统负荷区域内各节点的电压 稳定度量指标，具体过程如下：
[0014] (3-1)从初始样本库中获取第m个样本的第i个节点上，在三相短路故障的发生 时刻h和三相短路故障的切除时刻t。，感应电动机滑差分别为S(l和s。，其中1 <m<N， 1 ^i^k；
[0015] (3-2)从初始样本库中获取第m个样本的第i个节点的节点状态Z，对Z进行判断， 若Z= 1，则该节点为稳定节点，从三相短路故障切除时刻t。开始，节点上感应电动机滑差 在随后的变化过程中第一次感应电动机滑差恢复到％的时刻为ti，滑差恢复时间为心：
[0016]
【主权项】
1. 一种电力系统负荷区域暂态电压稳定的评估方法，其特征在于该方法包括以下步 骤： (1) 设电力系统中的负荷区域内有k个节点，各节点序号分别为1，2,…，k，当电力系 统处于稳态运行状态A时，从各节点的同步相量测量单元中，以时间间隔为AT采集该节 点的电压、电流、有功功率和无功功率的实时量测数据，采样时长为T，设在稳态运行状态A 时，电力系统中所有k个节点的负荷消耗的有功功率之和*PA，采用感应电动机与恒阻抗并 联的电力系统综合负荷模型，分别建立电力系统负荷区域内各节点的等值负荷模型，并设 电力系统各节点感应电动机消耗的有功功率与各节点的恒阻抗消耗的有功功率之比为Pm; (2) 建立在上述步骤（1)的稳态运行状态A下的电力系统仿真模型，对该电力系统仿 真模型中的元件参数和运行条件进行调整，通过时域仿真生成大量仿真样本，具体过程如 下： (2-1)将电力系统中所有k个节点的负荷消耗的有功功率之和依次调整为PA、PAXO. 8 *PAX1. 2 ; (2-2)分别在步骤（2-1)的？4、？，0.8和？，1.2状态下，将电力系统各节点感应电 动机消耗的有功功率与各节点的恒阻抗消耗的有功功率之比依次调整为Pm、〇. 5Pm、2PdP 4Pm； (2-3)分别在步骤（2-2)的Pm、0. 5?"1、2?111和4?111下，对电力系统负荷区域内的每条输电 线路，在线路全长的0%、20%、40%、60%、80%和100%处设置三相短路故障； (2-4)分别在步骤（2-3)的在线路全长的0%、20%、40%、60%、80%和100%处设置三 相短路故障状态下，将上述每条输电线路两端三相短路故障的切除时间设置成两档，第一 档为：近端切除时间0. 05秒，远端切除时间0. 1秒，第二档为近端切除时间0. 35秒，远端切 除时间〇. 4秒； (2-5)分别在步骤（2-4)的两档三相短路故障切除时间状态下，以步骤（1)的时间间 隔AT和采样时长T，对电力系统仿真模型进行N次时域仿真，分别记录每次时域仿真过程 中电力系统负荷区域内所有k个节点的电压、无功功率和感应电动机滑差随时间的变化曲 线，将三种曲线分别记为U、Q和s，并分别记录每次时域仿真过程中电力系统负荷区域内每 条输电线路三相短路故障的发生时刻h、切除时刻t。以及各节点的状态Z，将节点处于稳定 状态记为Z= 1，节点处于失稳状态记为Z= 0,将一次时域仿真过程中记录的数据集合成 一个样本，共N个样本形成一个初始样本库； (3) 从上述步骤（2)的初始样本库中获取电力系统中负荷区域内所有节点的感应电动 机滑差的变化曲线s及各节点状态Z的记录，计算电力系统负荷区域内各节点的电压稳定 度量指标，具体过程如下： (3-1)从初始样本库中获取第m个样本的第i个节点上，在三相短路故障的发生时刻tQ 和三相短路故障的切除时刻t。，感应电动机滑差分别为S(l和s。，其中 (3-2)从初始样本库中获取第m个样本的第i个节点的节点状态Z，对Z进行判断，若Z=1，则该节点为稳定节点，从三相短路故障切除时刻t。开始，节点上感应电动机滑差在随 后的变化过程中第一次感应电动机滑差恢复到S(l的时刻为ti，滑差恢复时间为心：
其中，I；