[发明专利]基于单一状态断面的广域戴维南等值参数在线计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统基于戴维南等值的电压稳定在线分析技术领域，尤其涉及一种基于单一状态断面的广域戴维南等值参数在线计算方法。

背景技术

随着电网互联规模的扩大、电力需求的快速增长，电力系统运行点越来越接近稳定极限。在线监视电网电压稳定的研究引起了国内外学者广泛关注与重视。基于戴维南等值的电压稳定在线分析，因其方法概念清晰、原理简单等优点使之成为电压稳定领域一个重要的研究方向。

快速准确评估关键负荷节点的戴维南等值参数直接决定了该方法应用在在线电压稳定监视与控制中的可行性和有效性。国内外学者就基于局部量测提高戴维南等值参数计算精度实现电压稳定分析提出了多种方法，如Z-V空间供应侧特性曲线法、扩展PV曲线跟踪估计戴维南等值参数的方法等，但算法的基础都是假设量测数据窗内戴维南等值参数不变。这一前提条件与系统运行的实际情况并不吻合，经过分析参数漂移与时变问题，发现利用最小二乘拟合在电网发生较大扰动情况下会出现数值不稳定的情况。

基于局域量测的戴维南等值参数辨识方法取得了长足的进步，但参数时变与漂移问题当电网非线性增强或者两个邻域数据变化很接近时，仍然会影响基于连续系统状态断面局域量测数据的戴维南等值参数辨识精度。随着风电光伏等可再生能源大规模接入给系统运行带来较大随机性和波动性，这一问题将更为突出。随着PMU的推广，广域测量系统日趋成熟，基于全局量测的单一系统状态断面数据求解负荷节点的戴维南等值参数成为新的研究思路，常见的方法有：

(1)将全网的节点分为电源、联络和负荷节点三类，根据联络节点注入电流为零的特征，将全网的节点电压方程变换为多节点多支路的戴维南等值形式，再对变换后的阻抗阵对角化，实现节点间的解耦变换，获得负荷节点的单电源单支路戴维南等值参数。

(2)提出耦合单端口网络概念，实现了基于单一状态断面下的戴维南等值计算，但在负荷增长方式非线性情况下，该方法计算结果对负荷裕度估计偏低，计算准确性上有待提高。

(3)利用PMU实时量测数据通过本地节点无功响应因子对系统无功响应因子的匹配来处理节点间耦合，以提高负荷裕度计算精度。但难以量化不同节点间的耦合关联，无法对发电机无功越限情况进行有效的量化计算。

以上方法求解过程中均需要对导纳阵求逆，加上后续相对复杂的矩阵和耦合处理，对于大系统的在线计算而言算量仍然较大。工程实际应用中更希望在单一状态断面下快速准确计算等值参数基础上，能根据负荷预测，量化各节点负荷变化以及各调控措施对未来状态下戴维南等值参数的影响，以便提前获得安全信息，为实现预防控制的优化创造条件。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了基于单一状态断面的广域戴维南等值参数在线计算方法，该方法计算量小，稳定可靠，可在线完成关注节点等值参数的快速计算。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于单一状态断面的广域戴维南等值参数在线计算方法，包括以下步骤：

(1)对当前状态负荷节点的负荷做等效阻抗处理；

(2)对原系统节点导纳矩阵做修正处理，得到等效阻抗处理后的系统导纳矩阵；

(3)断开当前状态负荷节点处的负荷阻抗，根据修正以后的导纳矩阵计算开路电压用的节点导纳矩阵；

(4)计算等效阻抗处理后当前状态负荷节点的节点电压方程；

(5)根据修正后的导纳矩阵和节点电压方程，计算负荷节点的开路电压，并将所述开路电压作为戴维南等值电势，进而获得所研究负荷节点的戴维南等值全部参数,得到电压稳定的判据。

所述步骤(1)的具体方法为：

设系统PV与平衡节点个数之和为m，PQ节点数为r，总节点数为n；在广域量测条件下，系统的各节点电压幅值、相位和有功无功功率均为已知，计算时刻系统状态断面下，所有的PV节点和平衡节点均视为理想电压源，对于带负荷的PQ节点，其负荷均可以由该节点的功率和电压，计算得到一个等效负荷阻抗。

所述步骤(2)的具体方法为：

设系统原来导纳矩阵为Y₀，Y₀中元素如下：

矩阵中的元素Y_ij代表节点i和节点j之间的互导纳，Y_ii代表节点i的自导纳；将负荷阻抗归并到系统导纳矩阵Y₀，只需修改与负荷节点相对应的导纳阵Y₀的对角元素，其余元素不变；