[发明专利]一种基于断线扰动的电压控制区域划分结果优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于断线扰动的电压控制区域划分结果优化方法，其特征在于，包括：

步骤S1：采用连续潮流计算，求取负荷节点的无功-电压曲线，即Q-V曲线；对比分析每个所述负荷节点对应Q-V曲线的极小值点，得到分区结果；将所述分区结果作为各个阈值划分的分区判据；

步骤S2：基于区域之间电压的弱耦合性，根据潮流雅可比子矩阵构建包含有功-电压弱耦合关系的阈值划分模型；

步骤S3：采用小元素去除的方法，对所述阈值划分模型进行小元素去除，得到不同阈值下的电压控制区域VCA划分结果，并根据所述分区判据进行划分，得到最佳阈值对应的VCA划分结果；

步骤S4：对所述最佳阈值对应的VCA划分结果进行修正，得到优化后的电压控制区域划分结果。

2.根据权利要求1所述的基于断线扰动的电压控制区域划分结果优化方法，其特征在于，所述步骤S1：采用连续潮流计算，求取负荷节点的无功-电压曲线，即Q-V曲线；对比分析每个所述负荷节点对应Q-V曲线的极小值点，得到分区结果；将所述分区结果作为各个阈值划分的分区判据，具体包括：

步骤S11：采用连续潮流计算，通过预测和常规潮流的校正，获取负荷节点的无功-电压曲线；

步骤S12：通过对比所述Q-V曲线上极小值点(V_min，Q_min)的相似性，得到电压变化一致的VCA，并且将在该极小值点(V_min，Q_min)达到无功限值的发电机节点划分为同一区域，重复S11～S12，直至完成整个电力系统的对比，得到分区结果；将所述分区结果作为各个阈值划分的分区判据。

3.根据权利要求2所述的基于断线扰动的电压控制区域划分结果优化方法，其特征在于，所述步骤S2：基于区域之间电压的弱耦合性，根据潮流雅可比子矩阵构建包含有功-电压弱耦合关系的阈值划分模型，具体包括：

步骤S21：通过极坐标下牛顿-拉夫逊法潮流计算得到电力系统的功率方程，如公式(1)所示；

其中，公式(1)中非线性方程组代表电力系统节点的功率方程，以功率的变化量表达；P_i、Q_i分别代表电力系统节点i的有功功率和无功功率；U_i表示电力系统节点i电压幅值，n为电力系统节点个数；G_ij表示阻抗，B_ij表示导纳；δ_ij表示所述电力系统节点的相角；

步骤S22：利用牛拉法潮流计算来修正P_i、Q_i，通过求解所述电力系统的不平衡量，得到功率的线性方程组，如公式(2)～(3)所示；

步骤S23：令所述电力系统共由有n个节点，m个负荷节点，即PQ节点，n-m-1个发电机节点，即PV节点，1个平衡节点，将公式(3)以Taylor级数展开，略去高次项，得到线性方程组的矩阵表达形式，如公式(4)所示：

其中，⊿P、⊿Q分别代表所述电力系统节点有功功率、无功功率的变化量；Δδ、ΔV分别代表电压相差的和幅差；J为雅可比矩阵；

由雅可比矩阵J和负荷节点电压的幅差之比⊿V/V、相差⊿δ计算得到雅可比子矩阵：H、M、N、L:如公式(5)所示：

当i≠j时：

当i＝j时：

其中，H_ij、N_ij、M_ij、L_ij为雅可比子矩阵，反映了无功功率和有功功率与电压的耦合关系；

步骤S24：采用雅可比子矩阵L_ij、N_ij来构建改进阈值划分模型：

比较雅可比子矩阵L_ij、N_ij的元素和及其对角线元素L_cc、N_bb，并选取每个所述子矩阵中最大的对角元素，利用各自子矩阵内的其他元素除以最大的对角元素，形成两个标准化矩阵L'、N'如公式(8)～(9)所示：

其中，L'为负荷节点的无功-电压偏导数标准化矩阵，代表无功对电压幅值的强耦合，N'为负荷节点和发电机节点的有功-电压偏导数标准化矩阵，代表了有功对电压幅值的弱耦合，基于此构建阈值划分模型，如公式(10)所示：

其中，W仅为负荷节点的功率-电压偏导数标准化矩阵，包含了无功和有功功率对电压的耦合性作用。