专利名称：一种计及运行方式变化及多svc对系统共同影响的布点方法
技术领域：
本发明属于电力系统领域，具体涉及一种计及运行方式变化及多SVC对系统共同影响的布点方法。
背景技术：
电力系统稳定性是指电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。其中对功角稳定的研究已相对成熟，形成了较完整的分析、控制体系。然而对电压稳定的研究，从概念到分析方法仍处于发展阶段，相应的研究工作离成熟还有相当的距离。目前学术界中提出了关于感应电动机的稳定问题，对该稳定问题的研究还将继续深入。SVC装置以其快速和灵活特性，可以有效防止电压崩溃现象的发生，然而，安装位置的选择对SVC装置的作用效果能够产生很大影响。在以往研究中依SVC布点的目的可简单分为二种角度，即规划角度和运行态电力系统分析角度。规划角度从电力系统规划态角度出发，进行SVC或FACTS装置综合布点的研究，这类方法多是通过建立多目标寻优模型， 确定SVC布置的最优数量和最优布点位。其次，面向运行态的研究充分利用了静态电压稳定分析多种数学工具，随目的不同和分析的数学工具的不同，又分为二种。在传统的线性分析中，一般都是利用静态电压稳定分析的工具V-Q灵敏度、模态分析等方式。其中多是基于PV曲线作为一种静态电压稳定性的指标，通过调整SVC安装的安装位置，扩大电压稳定边界，增强现有网架载荷率(Ioadability)。采用连续潮流法的分析方法，是通过选择装设 TCSC和STATC0M，来提高稳态电压稳定边界。采用以V-Q灵敏度为指标的分析方法，是通过选择合适的并联补偿装置安装地点，从而提高电力系统的静态电压稳定性。以上两种研究方法上的变化多在V-Q灵敏度和模态分析的分析方法的改进。模态分析考虑了雅各比子矩阵中的Jp0，即同时考虑有功负荷和无功负荷对电压稳定性的影响，因此在数理上优于V-Q灵敏度分析。同时，模态分析所建立的参与因子图能够建立网络拓扑节点与其对关键模态影响程度之间的关系，因此模态分析被较多的应用到 SVC安装布点问题上，近年来，许多方法从模态分析角度出发，试图建立模态分析的二阶分析方法。二阶分析方法中一种典型方法是，通过模态分析对基态和重负荷态模式的各种典型模态显示的特性及其区域静态电压稳定性特点进行了详细的分析。然而该种方法在设定严重运行方式时，对目标网络的整体区域负荷进行简单的加重处理，从而只能在定性上对目标网络进行分析。然而，以往的模态分析研究中有两个值得商榷的问题。其一为危险运行方式的确定，多数文献采用系统负荷总量大小来确定系统的静态电压稳定性的危险运行方式，这种方法在于定性分析上可以取得较好的效果，然而重负荷方式下，系统运行方式依然具有较强的多样性。如何在重负荷方式下确定值得进行静态电压稳定分析的方式是一个值得研究的问题。其次，以往系统分析型SVC安装布点问题，往往仅考虑单一 SVC的布点，而较少考虑多SVC同时安装条件的交互影响及对系统的共同影响。由于利用规范形理论可以求出近似完型解的系统二阶解析解，因此，有较多的信息提供判断。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种计及运行方式变化及多SVC对系统共同影响的布点方法，相对于不考虑多点交互影响的多SVC布点方式来说，静态电压稳定边界的拓展效果更好。为实现上述目的，本发明提供一种计及运行方式变化及多SVC对系统共同影响的布点方法，其改进之处在于，所述布点方法包括如下步骤步骤A 搜集并筛选出给定网架的典型运行方式；并求出每一个典型运行方式的全阶雅可比数值矩阵和全阶雅可比符号矩阵；步骤B 利用全阶雅可比符号矩阵对多SVC配置位置进行初选；步骤C:在给定运行方式下，针对摄动方程，基于全阶雅可比符号矩阵，求出相应的和赛因矩阵组符号矩阵；步骤D 利用全阶雅可比数值矩阵、全阶雅可比数值矩阵以及全阶和赛因矩阵组符号矩阵，采用规范形分析，求出系统二阶参与因子，及二阶泰勒展开下的所有PQ节点的电压振荡曲线的解析解；步骤E 利用系统二阶解析解所给出的小扰动一阶振荡幅值和二阶振荡幅值信息，对系统进行小扰动电压稳定分析；步骤F 利用步骤E的分析结果，修正步骤B给出的多SVC配置位置；其中，所述步骤E中的小扰动一阶振荡幅值和二阶振荡幅值信息是步骤D的电压振荡曲线的解析解。本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤B中，全阶雅可比符号矩阵形成针对给定运行方式下的降阶雅可比矩阵，降阶雅可比矩阵计算各负荷节点的一阶参与因子，并利用该参与因子对多SVC配置位置进行初选。本发明提供的第二优选技术方案中，在所述步骤E中，对系统进行小扰动电压的稳定分析是以多SVC布点多种方案对系统降低小扰动幅值的贡献为指标。本发明提供的第三优选技术方案中，在所述步骤A中，所述典型运行方式为运行方式集中接近PV鼻型曲线顶点的运行方式。首先采用聚类方法将全部运行方式进行聚类， 对聚类之后的运行方式以距离PV鼻型曲线顶点距离为判据进行赛选。本发明提供的第四优选技术方案中，在所述步骤B中，利用降阶雅可比矩阵(Jk) 的一阶参与因子描述的拓扑节点与模态之间的物理关系，在给定的M个SVC安装数量情况下，初步确定SVC的配置位置。本发明提供的第五优选技术方案中，所述步骤C中的摄动方程为
η
ε^= P1-U1T U1 (Gn cos θ, + B11 sin θυ)
J J J L·^ Jk VV VV7
户1
^= Q1-U1YjUjXGp sm^-Bp cos^)
户1
本发明提供的第六优选技术方案中，所述步骤D中的规范形分析与解析解求取步骤如下(D-I).线性变换；利用相似变换，可以推导出以y为变量的二阶泰勒展开表达式为
~ YtUtH1UY' + rUTH2UY
^f/i^f/F」(4)式中Λ为单位矩阵；对于第j个变量来说，有
片=从 + YtC^Y = ^yj + Σ Σ c^l
k=i I=I(5)
N式中C"=
产1-
，(D-2)非线性变换，检查式(5)的二阶共振特性，检查对于任意j、k、l的组合系统是否存在共振条件λ j+ λ j = λ χ在实际的电力系统中，2阶的共振通常是不会出现的；在这种情况下，定义非线性变换为Y = Z+h2 (Z)(6)
N Nhi(Z) = Yj^hiklZkZl(7)
左二 1 / 二1式中礼=;丄？;(8) A+Λ—儿j非线性变换系数的推导及共振条件为λ i+ λ」=λ i ；在z坐标系统下，式(5)可
转化为
^ = aIzJ(9)由此可得2阶的系统解析解为ZjXt) = Z3Zjt(10)
N N(■%+々)<^； (0 = zj/jt + Σ Σ h2'ki zkozioe + ‘
(11)
NNNNX^O = Y4UijZ ^+^[Y^hl^z J^t]
；=1 ；=1 1=1 ( 12 )式中Y。= U-1X0 ； Z0 = Y。-h2 (Z0)由于利用第二步的非线性变换，使得所求出的解近似于一个完型解；
6
(D-3).对(12)式中解析解的结构进行分析，非线性对系统的影响包括
两部分第一项
权利要求
1.一种计及运行方式变化及多SVC对系统共同影响的布点方法，其特征在于，所述布点方法包括如下步骤步骤A 搜集并筛选出给定网架的典型运行方式；并求出每一个典型运行方式的全阶雅可比数值矩阵和全阶雅可比符号矩阵；步骤B 利用全阶雅可比符号矩阵对多SVC配置位置进行初选；步骤C 在给定运行方式下，针对摄动方程，基于全阶雅可比符号矩阵，求出相应的和赛因矩阵组符号矩阵；步骤D 利用全阶雅可比数值矩阵、全阶雅可比数值矩阵以及全阶和赛因矩阵组符号矩阵，采用规范形分析，求出系统二阶参与因子，及二阶泰勒展开下的所有PQ节点的电压振荡曲线的解析解；步骤E 利用系统二阶解析解所给出的小扰动一阶振荡幅值和二阶振荡幅值信息，对系统进行小扰动电压稳定分析；步骤F 利用步骤E的分析结果，修正步骤B给出的多SVC配置位置；其中，所述步骤E中的小扰动一阶振荡幅值和二阶振荡幅值信息是步骤D的电压振荡曲线的解析解。
2.根据权利要求1所述的布点方法，其特征在于，在所述步骤B中，全阶雅可比符号矩阵形成针对给定运行方式下的降阶雅可比矩阵，降阶雅可比矩阵计算各负荷节点的一阶参与因子，并利用该参与因子对多SVC配置位置进行初选。
3.根据权利要求1所述的布点方法，其特征在于，在所述步骤E中，对系统进行小扰动电压的稳定分析是以多SVC布点多种方案对系统降低小扰动幅值的贡献为指标。
4.根据权利要求1-3所述的布点方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述典型运行方式为运行方式集中接近PV鼻型曲线顶点的运行方式；首先采用聚类方法将全部运行方式进行聚类，对聚类之后的运行方式以距离PV鼻型曲线顶点距离为判据进行赛选。
5.根据权利要求1-3所述的布点方法，其特征在于，在所述步骤B中，利用降阶雅可比矩阵(Jk)的一阶参与因子描述的拓扑节点与模态之间的物理关系，在给定的M个SVC安装数量情况下，初步确定SVC的配置位置。
6.根据权利要求1-3所述的布点方法，其特征在于，所述步骤C中的摄动方程为
7.根据权利要求1-3所述的布点方法，其特征在于，所述步骤D中的规范形分析与解析解求取步骤如下(D-I).线性变换；利用相似变换，可以推导出以y为变量的二阶泰勒展开表达式为
全文摘要
本发明提出了一种计及运行方式变化及多SVC对系统共同影响的布点方法。通过本发明，利用规范形分析方法，基于摄动方程二阶解析解所提供的信息建立了一套拓展静态电压稳定边界的多SVC布点分析方法。在布点过程中，首先根据静态电压稳定分析方法，确定系统危险运行方式(即距离系统电压崩溃最近的运行方式)；然后在该运行方式下，针对摄动方程，利用规范形方法对系统进行小扰动电压稳定分析，求出所有PQ节点的电压振荡曲线的解析解；最后利用第二步所计算出的系统二阶解析解所给出的小扰动一阶振荡幅值和二阶振荡幅值信息，以多SVC布点多种方案对系统降低小扰动幅值的贡献为指标，给出多SVC布点结果。本发明所提方法相对于不考虑多点交互影响的多SVC布点方式来说，静态电压稳定边界的拓展效果更好。
文档编号H02J3/18GK102545237SQ20121000042
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者付红军, 易俊, 曾兵, 汤涌, 熊传平, 熊浩清, 王刚, 王红印, 胡扬宇 申请人:中国电力科学研究院, 河南省电力公司