[发明专利]一种电力系统电压控制的动态分区方法

权利要求书

1.一种电力系统电压控制的动态分区方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)构建预想故障集，对预想故障集中所有故障进行暂态仿真，得到预想故障集中各故障下的电压时序轨迹；

(2)计算预想故障集中各故障下电力系统中每个220kV及以上电压等级的母线节点暂态电压稳定性指标TVSI；

其中，每个母线节点的暂态电压稳定性指标的计算表达式如下：

TVSI₂＝|V_s-V₀|×(T_s-T_cut)

其中，TVSI₁表示母线节点暂态电压稳定性指标的第一个分量，v(t)表示t时刻母线节点电压，t₀表示v(t)第一次跌落到安全阈值V_th以下的时刻，T_end表示v(t)第一次恢复到安全阈值V_th以上的时刻；

TVSI₂表示母线节点暂态电压稳定性指标的第二个分量，V₀、V_S分别表示母线节点电压的初始值以及稳态值，T_cut、T_s分别表示故障切除时刻以及故障后进入稳态的时刻；TVSI_th1、TVSI_th2分别表示第一个分量的安全阈值和第二个分量的安全阈值；k₁、k₂分别为第一个分量的权重系数和第二个分量的权重系数；

(3)划分各故障下TVSI指标值大于1的母线节点作为该故障的作用域：

其中，表示故障Flt_i的作用域，表示电力系统中220kV及以上电压等级的母线节点集合，Bus_j表示中的元素，表示故障Flt_i下母线Bus_j的暂态电压稳定性指标；

(4)根据每个故障下该故障作用域里每个母线节点的暂态电压波形，计算该故障作用域里两两母线节点之间的欧氏距离，得到该故障作用域里母线节点之间的欧式距离矩阵；

对每个故障，计算表达式如下：

其中，n代表该故障作用域的母线节点数，M_dis表示该故障下母线节点之间的欧氏距离矩阵，d(i,j)表示该故障下母线节点i与母线节点j之间的欧氏距离，v_i(t)、v_j(t)分别表示该故障下母线节点i与母线节点j的电压时序轨迹，N_t为电压时序轨迹的数据点数量；

(5)采用凝聚的层次聚类算法对每个故障作用域里的母线节点聚类，得到每个故障作用域里的母线节点聚类结果；具体步骤如下：

(5-1)对任一故障作用域，令当前迭代次数k＝1，将该故障作用域里每个母线节点分别作为一个分类得到当前分类结果，则当前分类数量N^k＝n；

(5-2)从当前分类结果的任意两个分类A^k,B^k中各任意取一个母线节点a、b，计算当前迭代次数下该两点间的欧式距离d^k(a,b)，则当前分类结果中类A^k与类B^k之间的距离为

得到当前分类结果对应的分类距离矩阵

(5-3)根据步骤(5-2)的结果，在中找出距离最近的两个分类，判断该两个分类间的距离是否小于设置的合并距离的阈值：如果是，则进入步骤(5-4)；否则进入步骤(5-5)；

(5-4)将中距离最近的两个分类进行合并，令N^k＝N^k-1，k＝k+1，然后重新返回步骤(5-2)；

(5-5)聚类完成，得到每个故障作用域里的母线节点聚类结果；

(6)利用步骤(5)的结果，在每个故障下，选出每一母线节点聚类中TVSI指标数值最大的一个母线节点作为该故障的一个代表母线节点，该故障下所有的代表母线节点组成该故障的代表母线节点集：

其中，表示故障Flt_i的代表母线节点集，表示故障Flt_i作用域里第k类母线节点集合，Bus_i为中的元素，表示故障Flt_i作用下母线节点Bus_i的暂态电压稳定性指标；

(7)采用参数摄动法，计算各故障作用域里各无功源对于代表母线节点集的轨迹灵敏度矩阵，判断矩阵每一行中是否存在数值大于灵敏度阈值的元素：如果存在，则将该行对应的无功源作为该故障对应的动态无功储备优化的手段；所有该故障对应的动态无功储备优化的手段组成该故障的代表无功源集合；

对每个故障，计算方法如下：

其中，q表示该故障下代表母线集的母线数量，p表示该故障作用域里的无功源数量，M_tsi表示在该故障作用域里各无功源对于代表母线节点集的轨迹灵敏度矩阵，ΔV_j表示在该故障下无功源出力改变前后的代表母线节点j的平均电压变化量，分别表示该故障下无功源出力改变后和改变前的母线节点j的电压轨迹，t₁、t₂为积分区间，ΔQ_i为该故障下第i个无功源无功出力的改变量，TSI_ij为该故障下无功源i对母线节点j的轨迹灵敏度；

(8)步骤(6)得到的各故障下的代表母线节点集和步骤(7)得到的每个故障的代表无功源集合，构成每个故障的动态分区。