專利名稱：電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別，屬于電力系統(tǒng)安全分析、監(jiān)視領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近幾年，在世界范圍內(nèi)由于電壓崩潰而引起的大面積停電事故時有發(fā)生，造成了很大的經(jīng)濟損失，引起了各國政府和電力公司的高度重視。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能，電力調(diào)度中心需要實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行情況。電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定事故，通常是由一個或幾個薄弱節(jié)點所引起，而后逐漸蔓延為全系統(tǒng)事故。 因此，研究和發(fā)明一種有效的指標(biāo)、技術(shù)或手段，為電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點的在線監(jiān)視和控制提供服務(wù)，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一項重要內(nèi)容和任務(wù)。目前為止，電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別和監(jiān)控問題已經(jīng)引起電力部門的高度重視，其方法主要有以下幾種1)模式分析(modal analysis)法該方法通過求解系統(tǒng)雅可比矩陣的最小奇異值(或特征值)及其特征向量，依據(jù)特征向量的大小，來識別節(jié)點電壓的薄弱性。由于對系統(tǒng)雅可比矩陣進(jìn)行特征值分解需要全網(wǎng)的數(shù)據(jù)和較大的計算量，而且奇異值/特征值在系統(tǒng)臨界點附近具有強非線性且變化很快。因此，該方法的計算速度慢、線性度差。2)電壓穩(wěn)定域度指標(biāo)法該方法需要利用連續(xù)潮流或其它工具，計算當(dāng)前運行點到崩潰點的距離，然后利用這一距離指標(biāo)來識別節(jié)點電壓的相對薄弱性。因此，該方法通常需要進(jìn)行多次潮流計算，計算量很大，難以滿足實時監(jiān)控的要求。3)靈敏度指標(biāo)法該方法以潮流方程為基礎(chǔ)，利用系統(tǒng)中某些物理量之間的變化關(guān)系(即近似微分關(guān)系)，來研究節(jié)點電壓的薄弱性。該方法同樣需要全網(wǎng)的潮流數(shù)據(jù)，而且在某一運行點的靈敏度關(guān)系僅在該點及其附近成立，在崩潰點附近靈敏度指標(biāo)具有強非線性，因而該方法應(yīng)用于電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別有時會存在問題。4)基于戴維南等值的阻抗模比值法節(jié)點戴維南等值阻抗參數(shù)的準(zhǔn)確快速辨識是制約該方法的一個重要因素。目前為止，各種試圖辨識電力系統(tǒng)戴維南等值阻抗的方法， 都具有本質(zhì)上的局限性，辨識結(jié)果往往不準(zhǔn)，有時甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法，以克服現(xiàn)有電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點識別方法準(zhǔn)確性差或計算量大的缺點。它包括以下步驟一、根據(jù)實時的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，從數(shù)據(jù)庫里在線調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、利用各負(fù)荷節(jié)點的電壓和電流量測信息，計算從各負(fù)荷節(jié)點看進(jìn)去的等值阻抗參數(shù)；三、計算各負(fù)荷節(jié)點的等值阻抗和負(fù)荷阻抗的比值，依據(jù)大小進(jìn)行排序，實現(xiàn)對系統(tǒng)薄弱節(jié)點的在線識別。由于相量量測技術(shù)的進(jìn)步，基于同步量測的阻抗模比值法近幾年受到了較為廣泛的關(guān)注。本發(fā)明沿用這一思路，通過對電力系統(tǒng)戴維南等值參數(shù)的解析，提出了一種解析的
3電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法。該方法直接利用網(wǎng)絡(luò)阻抗數(shù)據(jù)和單時間斷面的節(jié)點量測信息，即可實現(xiàn)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點的快速、準(zhǔn)確識別。大量仿真結(jié)果表明，該方法物理意義明晰、計算速度快、準(zhǔn)確度高、線性度好。


圖1是本發(fā)明所提出的多端口解耦的解析等值網(wǎng)絡(luò)示意圖。圖2是利用本發(fā)明方法計算出的各負(fù)荷節(jié)點薄弱性指標(biāo)示意圖。圖3是利用本發(fā)明方法計算出的各負(fù)荷節(jié)點對負(fù)荷節(jié)點42薄弱性的相對貢獻(xiàn)度指標(biāo)示意圖。圖4是利用模式分析方法計算出的各負(fù)荷節(jié)點薄弱性指標(biāo)的對比示意圖。圖5是一個廣義的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結(jié)合圖1至圖4具體說明本實施方式。本實施方式包括以下步驟一、根據(jù)實時的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，從數(shù)據(jù)庫里在線調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、利用各負(fù)荷節(jié)點的電壓和電流量測信息，計算從各負(fù)荷節(jié)點看進(jìn)去的等值阻抗參數(shù)；三、計算各負(fù)荷節(jié)點的等值阻抗和負(fù)荷阻抗的比值，依據(jù)大小進(jìn)行排序，實現(xiàn)對系統(tǒng)薄弱節(jié)點的在線識別。識別出各個電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點以后，可以針對各薄弱節(jié)點，在線計算和識別造成該節(jié)點薄弱的主要因素，執(zhí)行相應(yīng)的無功調(diào)控或負(fù)荷卸載措施。在第一步驟中，各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣可以離線計算；實際應(yīng)用時，可以根據(jù)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的在線識別，直接從離線數(shù)據(jù)庫中調(diào)用，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣的計算過程和計算時間。在第二步驟中，本發(fā)明基于所提出的多端口網(wǎng)絡(luò)等值概念，將復(fù)雜電力系統(tǒng)等值為一組從各負(fù)荷節(jié)點看進(jìn)去近似解耦的簡單等值電路，如圖1所示，利用網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣的對角線元素Zii和非對角線元素以及各負(fù)荷節(jié)點的量測電流，計算等值阻抗^ =^+ Σ Ζ,γ (ζ. = 1,·.., )(1)
J=U*] 1I式中，η為負(fù)荷點數(shù)目，Ii和L分別為負(fù)荷節(jié)點i和j的量測電流。從公式⑴ 可以看出，該等值阻抗具有明顯的解析表達(dá)式，僅負(fù)荷電流Ij較大且對應(yīng)的也較大的負(fù)荷，對負(fù)荷i的電壓薄弱性才有較大貢獻(xiàn)。因此，本發(fā)明所提出的方法僅需要少量負(fù)荷節(jié)點 (對系統(tǒng)薄弱節(jié)點貢獻(xiàn)較大的那些負(fù)荷節(jié)點)的量測電流信息，即可實現(xiàn)對戴維南等值阻抗參數(shù)的的近似在線計算。在第三步中，利用各負(fù)荷的節(jié)點電流和電壓量測數(shù)據(jù)，計算相應(yīng)負(fù)荷的阻抗&，然后計算阻抗比，η = ( = \···,η)(2)研究發(fā)現(xiàn)，Zeq,,滿足一種特殊形式的阻抗匹配條件，在理想的系統(tǒng)最大功率傳輸條件下，各負(fù)荷阻抗4與4“相匹配。因此，本發(fā)明提出利用如式(2)所示的阻抗比指標(biāo)來描述各負(fù)荷節(jié)點的相對薄弱性。大量仿真結(jié)果證實，該阻抗比指標(biāo)可以準(zhǔn)確識別各負(fù)荷節(jié)點的相對薄弱性，計算速度快、線性度好；而且物理意義明晰、具有解析性。本實施方式還可以包括第四步驟，利用式(3)所描述的指標(biāo)I^j，在線計算和識別導(dǎo)致該節(jié)點薄弱的主要因素 nZI ι n
權(quán)利要求
1.電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法，其特征在于它包括以下步驟一、根據(jù)實時的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，從數(shù)據(jù)庫里在線調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、利用各負(fù)荷節(jié)點的電壓和電流量測信息，計算從各負(fù)荷節(jié)點看進(jìn)去的等值阻抗參數(shù)；三、計算各負(fù)荷節(jié)點的等值阻抗與負(fù)荷阻抗的比值，依據(jù)大小進(jìn)行排序，實現(xiàn)對系統(tǒng)薄弱節(jié)點的在線識別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法，其特征在于第一步驟中，各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣離線計算；在線識別時，根據(jù)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的在線識別，直接從離線數(shù)據(jù)庫中調(diào)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法，其特征在于在第二步驟中，將復(fù)雜電力系統(tǒng)等值為一組從各負(fù)荷節(jié)點看進(jìn)去近似解耦的多端口等值電路， 利用網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣的對角線元素Zii和非對角線元素4」，以及各負(fù)荷節(jié)點的量測電流，計算等值阻抗W 乞 Z^ (1=1,-,η)(1)J=U*] 1I式中，η為負(fù)荷點數(shù)目，Ii和L分別為負(fù)荷節(jié)點i和j的量測電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法，其特征在于在第三步驟中，利用各負(fù)荷節(jié)點的電流和電壓量測數(shù)據(jù)，計算相應(yīng)負(fù)荷的阻抗&，然后計算阻抗比，Zr =0 = 1,。⑵乙i
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法，其特征在于它還包括第四步驟利用式C3)所描述的指標(biāo)，在線計算和識別導(dǎo)致相應(yīng)節(jié)點薄弱的主要因素η 7 T 1 η^ = Σ^ = γ-⑴；=1 vLivLi ]=\式中，rq可以用來描述各負(fù)荷節(jié)點對負(fù)荷i薄弱性的相對貢獻(xiàn)度^,J = ZijIjo (4)
全文摘要
電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別方法，本發(fā)明涉及電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點在線識別，屬于電力系統(tǒng)安全分析、監(jiān)視領(lǐng)域。它克服了現(xiàn)有電壓穩(wěn)定薄弱節(jié)點識別方法準(zhǔn)確性差或計算量大的缺點。它包括以下步驟一、根據(jù)實時的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，從數(shù)據(jù)庫里在線調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、利用各負(fù)荷節(jié)點的電壓和電流量測信息，計算從各負(fù)荷節(jié)點看進(jìn)去的等值阻抗參數(shù)；三、計算各負(fù)荷節(jié)點的等值阻抗和負(fù)荷阻抗的比值，依據(jù)大小進(jìn)行排序，實現(xiàn)對系統(tǒng)薄弱節(jié)點的在線識別。
文檔編號H02J3/00GK102157938SQ20111009123
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者李衛(wèi)星, 李志民, 牟曉明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)