專利名稱：：基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。大型電力系統(tǒng)輸電能力計(jì)算中經(jīng)常需要模擬給定功率交換方式下的系統(tǒng)運(yùn)行行為。為調(diào)度員提供諸如有功傳輸裕度、無功儲(chǔ)備、線路過負(fù)荷和電壓越限等安全信息。其中PV曲線的準(zhǔn)確求取對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)安全以及電壓穩(wěn)定研究具有重要意義。求取PV曲線的方法主要有負(fù)荷增長法以及連續(xù)潮流計(jì)算方法(ContinuationPowerFlowAlgorithm,以下簡稱CPF)等。負(fù)荷增長法采用常規(guī)潮流計(jì)算方法，通過不斷增加負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率來達(dá)到PV曲線的最終目的，其缺點(diǎn)是在功率極限點(diǎn)附近潮流雅可比矩陣接近奇異，常引起潮流方程病態(tài)，連續(xù)潮流法通過參數(shù)變化并引入一維校正方程，巧妙地解決了潮流雅可比矩陣奇異的難題，正是這一特點(diǎn)使連續(xù)潮流法在PV曲線的求取過程中得到廣泛應(yīng)用?！獋€(gè)典型的負(fù)荷型連續(xù)潮流方法，其具體實(shí)施步驟為1、構(gòu)建擴(kuò)展參數(shù)化潮流方程含負(fù)荷參數(shù)的潮流方程可以表示成如下形式尸g(乂)—4")—sin《+cos乞)=0i=1，2，."NB<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>0i=1，2，…，Nv記向量e=e2，…eNB]T，v=[Vp^,…vjT，則以上方程可以簡記為(>(6>,f,;i)=o其中，A表示負(fù)荷變化區(qū)各節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷總和；NB不包括平衡節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；NV為PQ節(jié)點(diǎn)數(shù)目；PjA)，Qi,(A)分別表示由特定負(fù)荷增長方式定義的各節(jié)點(diǎn)有功功率、無功功率與總有功負(fù)荷間的函數(shù)關(guān)系；Pie(A)，Qie(A)分別表示由特定的調(diào)度方式定義的各發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功功率、無功功率與總有功負(fù)荷的函數(shù)關(guān)系。2、預(yù)測環(huán)節(jié)根絕當(dāng)前點(diǎn)及其以往幾點(diǎn)來給出解軌跡上下一個(gè)點(diǎn)的估計(jì)值，從而有利于下一點(diǎn)求解的快速收斂。連續(xù)潮流中通常采用的預(yù)測方法有一階微分方法和多項(xiàng)式外插方法。以正切預(yù)測法為例，主要包括計(jì)算切向量、連續(xù)性參數(shù)選取、預(yù)測下一步解參計(jì)算切向量根據(jù)參量形式的潮流方程，切向量[det，dVT，cU]t滿足如下線形方程組
背景技術(shù)：
：式中，de，dv為列向量；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>雅可比子陣定義為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>Jpe，JPV，JQe，JQV就是常規(guī)潮流雅可比子陣，而JPA，JQA代表節(jié)點(diǎn)注入功率的變化方向，其元素可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式中，i=1，2，上式中含有NB+NV+1個(gè)變量，但僅有NB+NV個(gè)方程，要想計(jì)算切向量，需要補(bǔ)充一維規(guī)范化的方程。可以任意指定一個(gè)切向量分量為+l或者-l，但是為了不引起方程病態(tài)，一般指定下文所說的連續(xù)性參數(shù)Vp的切向量分量為士l，即增量方程為dVp二±1。其中，正負(fù)號(hào)用于指定PV曲線追蹤的方向。若希望在追蹤方向上連續(xù)性參數(shù)減少，則應(yīng)取負(fù)號(hào)；反之取正號(hào)。把增量的規(guī)范化方程與上式聯(lián)立則有式中列向量《e，除了第NB+p個(gè)元素為1夕卜，其他均為0，而p指示下文所示連續(xù)性參數(shù)的位置，可以選取1，2，…，Nv+l個(gè)。從基態(tài)開始第1次預(yù)測時(shí)，由于還不知道連續(xù)參數(shù)為哪一個(gè)，故一般暫選A為連續(xù)性參數(shù)。此時(shí)PV曲線一般比較"平坦"，以A為連續(xù)性參數(shù)(即p取Nv+l)—般不會(huì)引起方程的病態(tài)。參連續(xù)性參數(shù)選取以局部參數(shù)化法為例，以電壓下降定步長的方法衍生于該方法。局部參數(shù)化法在選擇連續(xù)參數(shù)時(shí)，選擇的是所有狀態(tài)變量切向量中模值最大的向量，但是切向量中de，dV，d入的量綱分別為弧度、電壓標(biāo)幺值、功率標(biāo)幺值，需要考慮局部參數(shù)的轉(zhuǎn)換以及校正方向的調(diào)整。選擇以電壓下降定步長的方法僅考慮狀態(tài)變量中的電壓分量，選擇其切向量的最大模值作為連續(xù)參數(shù)，在校正步中可以使用單純的水平校正，從而簡化程序，使PV曲線的求解效率更高。其預(yù)測校正如圖12所示。為此，把連續(xù)性參數(shù)的選取范圍限定為、(i=1，2，…，Nv)中，連續(xù)性參數(shù)的選取等價(jià)于尋找P滿足dV尸卜m"(HC/=l,2，".，Nv)VP即是所求連續(xù)性參數(shù)，在有些文獻(xiàn)中也稱為主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓。參預(yù)測下一步的解確定步長o，并依照下式預(yù)測節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角(參看圖1)由連續(xù)性參數(shù)選取環(huán)節(jié)可知|dVp|=l，代入上式有卜-%|=<7?！闳绻?。取值恒定，則在Vp變化方向上做近似等間距分割，而間距恰為o。由于PV曲線從Vp軸看去類似二次曲線，在開始比較"平坦"部分截點(diǎn)較疏，而在鼻點(diǎn)附近截點(diǎn)較密，正好實(shí)現(xiàn)了步長控制的目的。我們把這樣的步長控制稱為電壓定步長下降控制法，電壓下降一般取0.0050.020即可滿足控制要求。3、校正環(huán)節(jié)如圖1校正步所示，增加一維校正方程，=0與方程聯(lián)立有尸)=00)=0根據(jù)預(yù)測初值利用牛頓法求解上述方程，求解步驟如下a.令k=1.b.根據(jù)(e(k)，v(k)，a(k)判斷收斂條件是否滿足。若是則退出，否則繼續(xù)。c.解修正方程TOM_2W—_*A產(chǎn)=o求修正量(△9(k)，AV(k)，AA(k))。d.修正節(jié)點(diǎn)電壓以及節(jié)點(diǎn)的注入功率。"jp/(""=7(*)A，尸:i+i+if)226i=1，2，…，NL令k=k+l，返回步驟b。在常規(guī)的潮流程序中，將發(fā)電機(jī)視為PV節(jié)點(diǎn)，即發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)在潮流計(jì)算中視為有功出力一定、電壓恒定的節(jié)點(diǎn)，將該節(jié)點(diǎn)無功出力以及電壓角度作為松弛變量帶入潮流程序中進(jìn)行計(jì)算。若考慮發(fā)電機(jī)無功出力限制，即將該P(yáng)V節(jié)點(diǎn)設(shè)置為存在一個(gè)Qmax的節(jié)點(diǎn)，在潮流計(jì)算中，隨著系統(tǒng)負(fù)荷的增加，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)為維持其機(jī)端電壓V的恒定，需要發(fā)出更多的無功以支持系統(tǒng)的電壓水平。但由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的發(fā)熱的限制，將無功出力的最大值設(shè)定為Qmax。一旦該節(jié)點(diǎn)的無功出力達(dá)到(L,，則認(rèn)為發(fā)電機(jī)已經(jīng)失去了對(duì)于機(jī)端電壓的支撐作用。將PV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點(diǎn)進(jìn)行潮流計(jì)算，此時(shí)Q=Q,，機(jī)端電壓不再恒定。在電力系統(tǒng)發(fā)生電壓緊急的情況下，如果發(fā)電機(jī)的端電壓無法控制，電樞繞組電流則成為限制因素。由于連續(xù)潮流計(jì)算考慮的是發(fā)電機(jī)有功出力以及無功出力持續(xù)增長的情況，故此處考慮的限制環(huán)節(jié)主要為勵(lì)磁電流限制。對(duì)于常規(guī)的發(fā)電機(jī)無功出力限制的處理存在兩點(diǎn)問題。首先，發(fā)電機(jī)的Q,確定。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組是允許短暫的過載能力的，即發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流可以在短暫的時(shí)間內(nèi)達(dá)到基準(zhǔn)值的1倍甚至更高，這種調(diào)節(jié)方式稱之為反時(shí)限調(diào)節(jié)，即維持時(shí)間越短，勵(lì)磁電流的過載倍數(shù)越大。在這樣的調(diào)節(jié)方式下，發(fā)電機(jī)的Qmax的確定，如何考慮勵(lì)磁系統(tǒng)的過載能力值得深究；其次，一旦在連續(xù)潮流計(jì)算中，將發(fā)電機(jī)的PV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點(diǎn)后，此時(shí)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓V已經(jīng)轉(zhuǎn)化為松弛變量，不再恒定。由于系統(tǒng)負(fù)荷的加重，機(jī)端電壓V會(huì)有所降低。機(jī)端電壓的降低勢(shì)必會(huì)帶來發(fā)電機(jī)無功出力的減少，這個(gè)減少的量在連續(xù)潮流計(jì)算中該如何體現(xiàn)值得研究。以解決第二點(diǎn)問題為出發(fā)，本發(fā)明提出的考慮勵(lì)磁電流限制的連續(xù)潮流計(jì)算方法。中國專利申請(qǐng)200710065199.6提出了一種基于動(dòng)態(tài)連續(xù)潮流的靜態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，該方法以構(gòu)建電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)有功潮流為關(guān)鍵，在已有的電力系統(tǒng)連續(xù)潮流方程中考慮了網(wǎng)損不平衡量在全網(wǎng)發(fā)電機(jī)上的分配，通過求解動(dòng)態(tài)連續(xù)潮流方程，合理地分配不平衡功率，解決了常規(guī)連續(xù)潮流計(jì)算結(jié)果依賴于平衡節(jié)點(diǎn)選擇的問題。本發(fā)明較該發(fā)明相比考慮不同的影響因素，重在考慮發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響，并研究適用于連續(xù)潮流計(jì)算的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制下的無功出力模擬。本發(fā)明提出的基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，是在已有的連續(xù)潮流方法基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)，在已有的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)類型轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上考慮發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制下無功出力的特性，解決了以往CPF計(jì)算系統(tǒng)極限總有功負(fù)荷較為樂觀的問題，提高了電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定評(píng)估的準(zhǔn)確性。
發(fā)明內(nèi)容1.勵(lì)磁電流限制下的發(fā)電機(jī)無功特性理論推導(dǎo)在正常運(yùn)行條件下，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器可由一個(gè)穩(wěn)態(tài)關(guān)系式描述，如下Vfd=gavr(V0，V)其中，函數(shù)g,關(guān)于參考電壓V。單調(diào)增加，關(guān)于定子電壓V單調(diào)減少。實(shí)際的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器是非線性系統(tǒng)，這是由用于改變勵(lì)磁電壓的可控硅的控制率或者勵(lì)磁器的磁飽和而引起的。圖3表明了實(shí)際的勵(lì)磁系統(tǒng)Vfd如何隨V的變化而變化。由圖可見函數(shù)g,近似于線性函數(shù)，將上式線性化表達(dá)為Vfd—G(V。，V)其中，G是自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)開環(huán)增益。這個(gè)增益值典型范圍是(20—z100，pu)。在某些情況下，也可把函數(shù)g樸、由一個(gè)二階多項(xiàng)式描述。本發(fā)明分析勵(lì)磁電流限制下發(fā)電機(jī)的無功特性，首先簡略地闡述標(biāo)幺值系統(tǒng)的選擇。在本章中，我們采用工fB作為勵(lì)磁繞組的基電流，工fB是通過氣隙線產(chǎn)生lpu定子電壓的勵(lì)磁電流。蘭iif、一．=1~／，我們有Vfd—l，在穩(wěn)態(tài)條件下Vd—Rdifd，故Ld—l。對(duì)于式E。一0。L。difd(3)其中W。為額定角頻率；L。d為勵(lì)磁繞組和d繞組之間的互感。當(dāng)ifd—l時(shí)，E。一l，有0。L。d—l因而上式(3)簡化為E。一ifd(4)對(duì)于正比于勵(lì)磁電壓的電動(dòng)勢(shì)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>而言可以化簡為Ef—Vfd(6)由于穩(wěn)態(tài)條件下Vd—Rdifd，將式(3)、(5)連立可得E。一Ef—Vf—d一--g。＼／，(V。，V)在線性情況下，可以化簡為E。一Ef—Vfd—G(V。，V)(7)為便于推導(dǎo)勵(lì)磁電流限制下發(fā)電機(jī)無功特性，將計(jì)算條件做進(jìn)一步的簡化?？紤]發(fā)電機(jī)為非飽和的隱極機(jī)，則d、q軸同步電抗可表示為L—X．一X。隱極機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行空間矢量圖參看圖4。E。矢量可以表達(dá)為Z。=尸+／J／。從圖3中，我們可以得到E．’一(V+X工Q)’+(X工p)’引入線性自動(dòng)調(diào)壓調(diào)節(jié)器特性式子(7)，得r。085lG’‘r箱一尸’’‘尸+／爭，’+‘J豐’’將上式變形后，得L0087lg一號(hào)+÷杠兩了兩(S)對(duì)于采用積分控制的過勵(lì)磁限制器而言，在穩(wěn)態(tài)情況下，這類裝置存在可調(diào)勵(lì)磁電流的最大值，即z／d’／巖。因此，非飽和電動(dòng)勢(shì)E。保持在恒定值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>在標(biāo)幺值下，這個(gè)關(guān)系式可以表達(dá)為r009、<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>因此，在穩(wěn)態(tài)情況下，考慮非飽和隱極機(jī)在達(dá)到勵(lì)磁電流最大值后，發(fā)電機(jī)VQ關(guān)系式即將(9)帶入(S)，得:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>基于上述推導(dǎo)表明，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流達(dá)到最大值后，發(fā)電機(jī)的無功出力并不嚴(yán)格恒定。無功功率是作為有功發(fā)電量以及電壓的函數(shù)來進(jìn)行的調(diào)節(jié)的。當(dāng)有功出力保持不變時(shí)，電壓的降低勢(shì)必會(huì)帶來無功出力的減少。以往的連續(xù)潮流計(jì)算程序，通常以發(fā)電機(jī)由PV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點(diǎn)作為發(fā)電機(jī)無功出力限制描述，即假設(shè)這個(gè)母線由恒定的無功發(fā)電量來表述一個(gè)勵(lì)磁電流限制，而忽略電壓變化對(duì)無功出力的影響是不準(zhǔn)確的。2.方法建立假設(shè)針對(duì)
背景技術(shù)：
提出的第二點(diǎn)難題，本發(fā)明從穩(wěn)態(tài)分析的角度，提出的連續(xù)潮流計(jì)算考慮勵(lì)磁電流限制的處理方式。該方法存在下列三點(diǎn)假設(shè)^認(rèn)為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)由PV轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點(diǎn)時(shí)亥lj，此時(shí)的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流即為發(fā)電機(jī)可長期維持的最大的勵(lì)磁電流水平；>此處發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中過勵(lì)磁限制為積分控制；>暫不考慮勵(lì)磁電流限制能力隨機(jī)端電壓的降低而變化；3.較以往CPF計(jì)算新增的狀態(tài)變量求解以凸極機(jī)為例，其功率方程可以表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>由上式(4)表示ifd二E,，即勵(lì)磁電流等價(jià)于內(nèi)電勢(shì)。需要指出的是等式成立的基右礎(chǔ)是標(biāo)幺制基值的不同，此時(shí)勵(lì)磁電流的基準(zhǔn)值為Iffl。不同于我們常說的額定勵(lì)磁電流對(duì)于以上功率方程，連續(xù)潮流計(jì)算中不體現(xiàn)的變量即為Eq、S、Xd、X,，其中對(duì)于凸極機(jī)的E,求解是可以由圖5所示的矢量運(yùn)算得出的，計(jì)算過程如下潮流計(jì)算中，由發(fā)電機(jī)有功P、無功出力Q、機(jī)端電壓Vm以及相角l可以反解出發(fā)電機(jī)虛擬的電動(dòng)勢(shì)E。，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>由該值與機(jī)端電壓V的夾角V即可求得d、q軸的位置，由該位置求得電流I在d、q軸的投影，從而求得精確的E,值，艮卩Eq=EQ+(Xd_Xq)XId4.改進(jìn)部分方法流程本發(fā)明的目的是提出一種考慮勵(lì)磁電流限制的改進(jìn)連續(xù)潮流(Consideringthegeneratorexcitationcurrentlimitoftheimprovedcontinuationpowerflowalgorithm)的電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，該方法根據(jù)發(fā)電機(jī)有功出力值、機(jī)端電壓值調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力值，更好地模擬了適用于連續(xù)潮流計(jì)算的發(fā)電機(jī)在勵(lì)磁電流限制下的無功特性。本發(fā)明提出的基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，其流程圖參看圖2，包括以下步驟^在連續(xù)潮流的計(jì)算過程中，第n次校正環(huán)節(jié)結(jié)束后，存在i號(hào)發(fā)電機(jī)的無功出力Qi達(dá)到最大值Qi_，基于上述假設(shè)條件，由上述求解方法，可以計(jì)算出該臺(tái)發(fā)電機(jī)在無功出力達(dá)到最大值時(shí)的E,i值。在下續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中，認(rèn)為i號(hào)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)已經(jīng)達(dá)到極限狀態(tài)，即Eqi值保持不變，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)由PV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為PE,節(jié)點(diǎn)。^n+l次校正環(huán)節(jié)結(jié)束后，根據(jù)凸極機(jī)的功率方程有功出力的表達(dá)式，采用二分法反解出該時(shí)刻功角Sit)由于此時(shí)該臺(tái)發(fā)電機(jī)已轉(zhuǎn)化為PE,節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)電壓不再恒定。>根據(jù)該n+l次校正環(huán)后得到的機(jī)端電壓值Vi，以及上步求得功角Si，由凸極機(jī)無功出力的表達(dá)式求得修正的無功出力Q'i。>以無功出力的修正值9'i為初值，再次代入該次校正環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)求解，從而求得無功出力的真實(shí)解。>在后續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中，遇到無功出力達(dá)到最大值的節(jié)點(diǎn)均重復(fù)如上處理；對(duì)于已經(jīng)達(dá)到無功出力最大值的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功出力值以及機(jī)端電壓的值從而不斷修正無功出力。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，其特征在于該方法包括以下步驟(—)構(gòu)建電力系統(tǒng)含負(fù)荷參數(shù)的潮流方程，表示成如下形式--sin《+5c。s氣)=0i=1，2，…Nb&(A)—(義)—K;K(Asin嶼—Acos^)=0i=1，2，…，Nv記向量e=e2，…eNB]T，v=[VpV^…vjT，則以上方程可以簡記為其中，A表示負(fù)荷變化區(qū)各節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷總和；NB不包括平衡節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；NV為PQ節(jié)點(diǎn)數(shù)目；PjA)、Qi,(A)分別表示由特定負(fù)荷增長方式定義的各節(jié)點(diǎn)有功功率、無功功率與總有功負(fù)荷間的函數(shù)關(guān)系；Pie(A)、Qie(A)分別表示由特定的調(diào)度方式定義的各發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功功率、無功功率與總有功負(fù)荷的函數(shù)關(guān)系；(二)采用常規(guī)的連續(xù)潮流法，對(duì)上述含負(fù)荷參數(shù)的潮流方程進(jìn)行求解，得到系統(tǒng)總有功極限負(fù)荷，以系統(tǒng)總有功極限負(fù)荷作為裕度指標(biāo)對(duì)電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估；(三)連續(xù)潮流計(jì)算中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)設(shè)為存在無功出力最大值Qmax的PV節(jié)點(diǎn)，在計(jì)算過程中任一發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)達(dá)到無功出力最大值Q^，則在后續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中根據(jù)該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功出力值P、機(jī)端電壓值V調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力值Q，用以更好地模擬該臺(tái)發(fā)電機(jī)在勵(lì)磁電流限制下的無功特性。其中第(二)步中采用常規(guī)的連續(xù)潮流法包含預(yù)測環(huán)節(jié)、校正環(huán)節(jié)。其中，電力系統(tǒng)中任一發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的無功出力達(dá)到Q,后，對(duì)其在后續(xù)計(jì)算中無功出力的處理方法，包括以下步驟(—)在連續(xù)潮流的計(jì)算過程中，第n次校正環(huán)節(jié)結(jié)束后，存在一發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的無功出力Qi達(dá)到最大值Qi_，設(shè)該臺(tái)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)編號(hào)為i號(hào)節(jié)點(diǎn)，基于假設(shè)條件，根據(jù)發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系，可計(jì)算出該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)在無功出力達(dá)到最大值時(shí)刻的Eqi值，在后續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中，認(rèn)為該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)已經(jīng)達(dá)到極限狀態(tài)，即Eqi值保持不變，該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)由PV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為PEq節(jié)點(diǎn)；(二)第n+1次校正環(huán)節(jié)結(jié)束后，根據(jù)發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)功率方程的有功出力表達(dá)式，采用二分法反解出該時(shí)刻該臺(tái)發(fā)電機(jī)功角Si，由于此時(shí)該臺(tái)發(fā)電機(jī)已轉(zhuǎn)化為PE,節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)電壓不再恒定；(三)根據(jù)該n+l次校正環(huán)節(jié)后得到的機(jī)端電壓值Vi，以及上步求得功角Si，由發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)功率方程的無功出力的表達(dá)式求得修正的無功出力Q'i;(四)以無功出力的修正值Q'i為初值，再次代入該次校正環(huán)節(jié)進(jìn)行迭代，從而求得無功出力的真實(shí)解；(五)在后續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中，遇到無功出力達(dá)到最大值的節(jié)點(diǎn)均重復(fù)如上步驟(一)的處理方式；對(duì)于已經(jīng)達(dá)到無功出力最大值的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)該臺(tái)發(fā)電機(jī)有功出力值P以及機(jī)端電壓V的值從而不斷修正無功出力，即重復(fù)如上(二)至(四)步驟的處理。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，是在已有的連續(xù)潮流方法基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)，在已有的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)類型轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上考慮發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制下無功出力的特性，解決了以往CPF計(jì)算系統(tǒng)極限總有功負(fù)荷較為樂觀的問題，提高了電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定評(píng)估的準(zhǔn)確性。圖1是連續(xù)潮流計(jì)算預(yù)報(bào)_校正圖；圖2是改進(jìn)算法程序流程示意圖；圖3是Vfd和V之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系示意圖；圖4是隱極機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行空間矢量圖；圖5是凸極機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行空間矢量圖；圖6是IEEE-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖；圖7是Casel節(jié)點(diǎn)30追蹤PV曲線圖；圖8是Case2節(jié)點(diǎn)30追蹤PV曲線圖；圖9是CaselandCase2節(jié)點(diǎn)30追蹤PV曲線1是Case2bus_5無功出力變化曲線圖；圖11是Case2迭代次數(shù)與負(fù)荷參數(shù)變化曲線圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用常規(guī)帶預(yù)測、校正的以電壓下降定步長的連續(xù)潮流法求解。本發(fā)明在CPF求解過程中作出如下改進(jìn)錯(cuò)誤！未找到引用源。采用切線法與割線法相結(jié)合的預(yù)測方法，在尚未有發(fā)電機(jī)達(dá)到無功出力限制以前，采用切線法進(jìn)行預(yù)測，對(duì)于求解有發(fā)電機(jī)達(dá)到無功出力限制的準(zhǔn)確潮流亦采用切線法進(jìn)行預(yù)測；其余情況采用割線法進(jìn)行預(yù)測。②遇到發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，遵循發(fā)明說明書中提到的處理方式。③在第k次預(yù)測環(huán)節(jié)中，遇到一臺(tái)新的發(fā)電機(jī)(假設(shè)其編號(hào)為i號(hào))即將達(dá)到無功限制。此時(shí)校正步驟中的限制條件不再采用負(fù)荷參數(shù)A，而使用Qi=Qi_作為限制條件進(jìn)行校正求解，從而得到該時(shí)刻的狀態(tài)變量(9(k)，V(k)，A(k))，即為i號(hào)發(fā)電機(jī)剛好達(dá)到無功限制時(shí)刻的精確解。1.建立數(shù)據(jù)IEEE-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參看圖6，圖中粗圓圈表示母線(即節(jié)點(diǎn)模型中的節(jié)點(diǎn))，母線旁邊數(shù)字表示節(jié)點(diǎn)編號(hào)，向下的箭頭表示負(fù)荷，符號(hào)圓中帶"G"字表示發(fā)電機(jī)。以IEEE-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為仿真算例，分別采用不同的無功限制處理方法計(jì)算PV曲線進(jìn)一步說明本方法的實(shí)用性。2.計(jì)算準(zhǔn)備Case1:所有PQ節(jié)點(diǎn)負(fù)荷同時(shí)等量增長，PV節(jié)點(diǎn)有功同步變化，無功存在Qmax。Case2:所有PQ節(jié)點(diǎn)負(fù)荷同時(shí)等量增長，PV節(jié)點(diǎn)有功同步變化，無功存在Qmax的同時(shí)考慮發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的限制對(duì)無功出力的影響，即采用本
發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算。3.計(jì)算條件>計(jì)算步長由切向量中電壓分量最大值與0.01比較取較大值的確定；迭代精度為;=iX10-7;—次計(jì)算中迭代次數(shù)超過10次認(rèn)為計(jì)算不收斂；>Case2中發(fā)電機(jī)dq軸同步電抗參數(shù)見表3.4.1_1，注意此處的dq軸同步電抗已完成歸算，統(tǒng)一按照基準(zhǔn)功率為IOO麗計(jì)算得出。>Case2計(jì)算中，對(duì)于發(fā)電機(jī)無功出力達(dá)到最大值后的處理方式遵循
發(fā)明內(nèi)容章節(jié)中2所述的假設(shè)條件。4.仿真計(jì)算通過連續(xù)潮流計(jì)算程序，分別計(jì)算Case1以及Case2無故障時(shí)，IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)在負(fù)荷持續(xù)增長情況下BUS-30的PV曲線。(如參看7、圖8)。PV曲線橫軸表示系統(tǒng)總有功負(fù)荷，縱軸表示該節(jié)點(diǎn)電壓。圖中"+"號(hào)表示該負(fù)荷水平下，某臺(tái)發(fā)電機(jī)達(dá)到無功出力最大值。5.分析計(jì)算仿真計(jì)算表明Case1條件下系統(tǒng)的極限總有功負(fù)荷為Amax=5.698，參看圖7;Case2條件下系統(tǒng)的極限總有功負(fù)荷Amax=5.529，參看圖8。由此可見，系統(tǒng)Case2條件下極限總有功負(fù)荷較Casel有所降低。將Case1與Case2所追蹤的PV曲線相對(duì)比，參看圖9。以8號(hào)機(jī)為例，在其達(dá)到無功出力限制前，Casel與Case2的曲線一致，由于Case2考慮了勵(lì)磁電流限制下發(fā)電機(jī)無功特性，即8號(hào)機(jī)達(dá)到無功出力極限后，由于機(jī)端電壓的降低，8號(hào)機(jī)的無功出力會(huì)減少，這就影響了系統(tǒng)的無功儲(chǔ)備能力，導(dǎo)致后續(xù)的各臺(tái)發(fā)電機(jī)達(dá)到無功出力極限的"時(shí)亥『都較Casel有所提前，最終使得系統(tǒng)總有功極限負(fù)荷降低。由此可見，以往基于發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)類型轉(zhuǎn)換的無功限制處理方法得到的結(jié)果較為樂觀。本發(fā)明提出的修改方法能夠?qū)τ谙到y(tǒng)總有12功極限負(fù)荷的計(jì)算更為準(zhǔn)確。以5號(hào)機(jī)為例，其無功出力的最大值為62.5MVAR。在Case2環(huán)境下，一旦5號(hào)機(jī)達(dá)到無功出力最大值，即認(rèn)為此"時(shí)刻"的勵(lì)磁電流即為發(fā)電機(jī)可長期維持的最大勵(lì)磁電流水平，勵(lì)磁系統(tǒng)將失去對(duì)機(jī)端電壓的支持。由于系統(tǒng)負(fù)荷越來越重，5號(hào)機(jī)的機(jī)端電壓有所降低，導(dǎo)致5號(hào)機(jī)的無功出力無法保持62.5MVar，而有所降低，隨連續(xù)潮流迭代步數(shù)增加其變化趨勢(shì)參看圖10。圖中橫軸表示連續(xù)潮流計(jì)算的迭代步數(shù)，縱軸表示5號(hào)機(jī)無功出力值。Case1及Case2的各臺(tái)發(fā)電機(jī)達(dá)到無功出力的最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷參數(shù)如表l所示，可見Case2中，8號(hào)機(jī)首先達(dá)到無功出力最大值，其無功出力在后續(xù)的迭代過程中不斷減少，這將導(dǎo)致系統(tǒng)其余機(jī)組到達(dá)無功出力的"時(shí)刻"均有所提前。表lCasel&2發(fā)電機(jī)達(dá)到無功限制的負(fù)荷參數(shù)對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>參看圖ll可見PV曲線的取點(diǎn)情況，橫軸表示連續(xù)潮流計(jì)算的迭代步數(shù)，縱軸表示系統(tǒng)負(fù)荷水平。采用電壓定步長下降控制方法，追蹤效率較高。在起始階段PV曲線曲率較小，取點(diǎn)較疏。負(fù)荷參數(shù)增加至4.5后，其取點(diǎn)開始較密，在極限負(fù)荷參數(shù)點(diǎn)，取點(diǎn)最為密集。上面通過特別的實(shí)施例內(nèi)容描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員還可意識(shí)到變型和可選的實(shí)施例的多種可能性，例如，通過組合和/或改變單個(gè)實(shí)施例的特征。因此，可以理解的是這些變型和可選的實(shí)施例將被認(rèn)為是包括在本發(fā)明中，本發(fā)明的范圍僅僅被附上的專利權(quán)利要求書及其同等物限制。權(quán)利要求一種基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，其特征在于該方法包括以下步驟(一)構(gòu)建電力系統(tǒng)含負(fù)荷參數(shù)的潮流方程，表示成如下形式<mrow><msub><mi>P</mi><mi>G</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>P</mi><mi>iL</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mi>i</mi></msub><munder><mi>&Sigma;</mi><mi>j</mi></munder><msub><mi>V</mi><mi>j</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>B</mi><mi>ij</mi></msub><mi>sin</mi><msub><mi>&theta;</mi><mi>ij</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>G</mi><mi>ij</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>&theta;</mi><mi>ij</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>i＝1，2，…NB<mrow><msub><mi>Q</mi><mi>iG</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>Q</mi><mi>iL</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mi>i</mi></msub><munder><mi>&Sigma;</mi><mi>j</mi></munder><msub><mi>V</mi><mi>j</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>G</mi><mi>ij</mi></msub><mi>sin</mi><msub><mi>&theta;</mi><mi>ij</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>B</mi><mi>ij</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>&theta;</mi><mi>ij</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>i＝1，2，…，NV記向量θ＝[θ1，θ2，…θNB]T，V＝[V1，V2，…VNV]T，則以上方程可以簡記為<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>,</mo><mi>V</mi><mo>,</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>Q</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>,</mo><mi>V</mi><mo>,</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中，λ表示負(fù)荷變化區(qū)各節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷總和；NB不包括平衡節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；NV為PQ節(jié)點(diǎn)數(shù)目；PiL(λ)、QiL(λ)分別表示由特定負(fù)荷增長方式定義的各節(jié)點(diǎn)有功功率、無功功率與總有功負(fù)荷間的函數(shù)關(guān)系；PiG(λ)、QiG(λ)分別表示由特定的調(diào)度方式定義的各發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功功率、無功功率與總有功負(fù)荷的函數(shù)關(guān)系；(二)采用常規(guī)的連續(xù)潮流法，對(duì)上述含負(fù)荷參數(shù)的潮流方程進(jìn)行求解，得到系統(tǒng)總有功極限負(fù)荷，以系統(tǒng)總有功極限負(fù)荷作為裕度指標(biāo)對(duì)電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估；(三)連續(xù)潮流計(jì)算中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)設(shè)為存在無功出力最大值Qmax的PV節(jié)點(diǎn)，在計(jì)算過程中任一發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)達(dá)到無功出力最大值Qmax，則在后續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中根據(jù)該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功出力值P、機(jī)端電壓值V調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力值Q，用以更好地模擬該臺(tái)發(fā)電機(jī)在勵(lì)磁電流限制下的無功特性。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于第(二)步中采用常規(guī)的連續(xù)潮流法包含預(yù)測環(huán)節(jié)、校正環(huán)節(jié)。3.如權(quán)利要求l-2所述的方法，其特征在于電力系統(tǒng)中任一發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的無功出力達(dá)到Q^后，對(duì)其在后續(xù)計(jì)算中無功出力的處理方法，包括以下步驟(一)在連續(xù)潮流的計(jì)算過程中，第n次校正環(huán)節(jié)結(jié)束后，存在一發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的無功出力Qi達(dá)到最大值Qi_，設(shè)該臺(tái)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)編號(hào)為i號(hào)節(jié)點(diǎn)，基于假設(shè)條件，根據(jù)發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系，可計(jì)算出該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)在無功出力達(dá)到最大值時(shí)刻的E,i值，在后續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中，認(rèn)為該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)已經(jīng)達(dá)到極限狀態(tài)，即Eqi值保持不變，該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)由PV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為PEq節(jié)點(diǎn)；(二)第n+l次校正環(huán)節(jié)結(jié)束后，根據(jù)發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)功率方程的有功出力表達(dá)式，采用二分法反解出該時(shí)刻該臺(tái)發(fā)電機(jī)功角Si，由于此時(shí)該臺(tái)發(fā)電機(jī)已轉(zhuǎn)化為PE,節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)電壓不再恒定；(三)根據(jù)該n+l次校正環(huán)節(jié)后得到的機(jī)端電壓值Vi，以及上步求得功角Si，由發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)功率方程的無功出力的表達(dá)式求得修正的無功出力Q'i;(四)以無功出力的修正值Q'i為初值，再次代入該次校正環(huán)節(jié)進(jìn)行迭代，從而求得無功出力的真實(shí)解；(五)在后續(xù)的連續(xù)潮流計(jì)算中，遇到無功出力達(dá)到最大值的節(jié)點(diǎn)均重復(fù)如上步驟(一)的處理方式；對(duì)于已經(jīng)達(dá)到無功出力最大值的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)該臺(tái)發(fā)電機(jī)有功出力值P以及機(jī)端電壓V的值從而不斷修正無功出力，即重復(fù)如上(二)至(四)步驟的處理。全文摘要電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的影響因素一般可以歸結(jié)為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制、有載調(diào)壓器動(dòng)作以及負(fù)荷恢復(fù)。本發(fā)明提出了一種基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流限制的電力系統(tǒng)中長期電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，該方法考慮勵(lì)磁電流限制下發(fā)電機(jī)無功出力特性，并使用連續(xù)潮流計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)。該方法根據(jù)發(fā)電機(jī)有功出力值、機(jī)端電壓值調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力值，更好地模擬了適用于連續(xù)潮流計(jì)算的發(fā)電機(jī)在勵(lì)磁電流限制下的無功特性。采用本發(fā)明所闡述的勵(lì)磁電流限制下發(fā)電機(jī)無功限制處理方法得到的有功負(fù)荷極限結(jié)果較為精確，對(duì)于系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、輸電能力的計(jì)算有一定的指導(dǎo)意義。文檔編號(hào)H02J3/00GK101719669SQ20091024144公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年12月9日優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日發(fā)明者劉楠,印永華,唐曉駿,馬世英申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院