CN109524960B - 自治-协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自治‑协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法,属于电力***安全和控制技术领域。首先根据相量量测单元量测出的信息,对电力***进行戴维南等值;然后***级辨识出负荷转移系数,求出电压崩溃点时刻及对应等值参数信息,下发至本地级;最后本地级求解出静态电压稳定裕度值,进行电压稳定判断。本发明方法充分利用相量量测单元实时量测出的状态信息,将电力***简化为戴维南等值模型,在电力***级计算电压崩溃点时刻的等值模型参数下发给本地级,在本地级结合本地状态快速计算出极限传输功率,从而充分协同本地级和***级,合理分配计算任务,实现快速准确的两级分布式静态电压稳定判断。
Description
技术领域
本发明涉及一种自治-协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法,属于电力***安全和控制技术领域。
背景技术
近年来,电压稳定问题已经成为电网调度运行中的主要威胁之一,因此研究电压稳定判断方法对我国电网十分重要。集中式的电压稳定判断方法需要电网全局的量测信息,通讯和计算的负担大,无法保证实时地给出电压稳定的判断结果。而传统分布式静态电压稳定判断方法仅采集本地量测信息,并没有充分考虑到大电网运行状态的变化,极端情况下可能给出过于乐观的电压稳定判断结果,给电力***的安全运行带来威胁。
发明内容
本发明的目的是提出一种自治-协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法,通过电力***级协调和本地级自律,实现快速、可信的电力***两级分布式静态电压的稳定判断。
本发明提出的自治-协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法,包括以下步骤:
其中,和为电力***中第l节点在量测时刻t的电压相量的实部和虚部,和为电力***中第l节点在量测时刻t的电流相量的实部和虚部,由电力***中相量量测单元实时量测得到,Eeq,r和Eeq,i为戴维南等值模型的内电势的实部和虚部,Req和Xeq为戴维南等值模型的内电抗Zeq的实部和虚部,Eeq,r、Eeq,i、Req和Xeq为需要辨识的参数;
其中,NT为计算可信性指标时采用的相量量测单元的量测断面个数,由调度中心运行人员设定,取值范围为10至50;
(2-3)根据上述可信性指标R1,对当前电力***的结构变化状态进行判断,若R1大于等于0.95,则判定电力***未处于结构快速变化阶段,进行步骤(3),若R1小于0.95,则判定电力***处于结构快速变化阶段,发出报警信号;
(3)建立一个电力***中除第l节点以外的其他节点的负荷转移系数Wk辨识方程:
其中,D为电力***中所有节点的集合,表示电力***中第k节点在量测时刻t的复功率,表示第k节点在量测时刻t+1的复功率,表示第k节点在量测时刻t+1的电压相量,表示第k节点在量测时刻t的电压相量,表示第l节点在量测时刻t+1的电压相量,表示第l节点在量测时刻t的电压相量,由相量量测单元实时量测得到,为量测时刻t+1的电力***戴维南等值模型的内电抗,为量测时刻t的电力***戴维南等值模型的内电抗,由步骤(1)辨识得到,Wk是第k个节点向第l节点的负荷转移系数,为未知数;
(4)重复步骤(1)-步骤(3),得到N个负荷转移系数Wk辨识方程,使N≥Nk,Nk为电力***中除l节点以外的其他节点个数,利用多元线性回归拟合方法,求解得到Nk个节点向第l节点的负荷转移系数Wk;
(5)根据上述步骤(4)的负荷转移系数Wk,在电力***调度中心求解电力***电压崩溃点时刻,包括以下步骤:
其中,为量测时刻t的电力***戴维南等值模型的内电抗,为量测起始时刻的电力***戴维南等值模型的内电抗,由步骤(1)预估计得到;Wk是第k个节点向第l节点的负荷转移系数,由步骤(4)求解得到,表示第k节点在量测起始时刻的复功率,表示第k节点在量测起始时刻的电压相量,表示第l节点在量测起始时刻的电压相量,由相量量测单元历史量测得到,表示第k节点在量测时刻t的复功率,表示第k节点在量测时刻t的电压相量,表示第l节点在量测时刻t的电压相量,根据下述灵敏度计算方程得到:
其中,灵敏度由电力***调度中心计算得到,Cupkd为第d节点的有功功率变化对于第k节点的电压灵敏度,Cuqkd为第d节点的无功功率变化对于第k节点的电压的灵敏度,为第d节点的有功功率变化对于第k节点的电压相角的灵敏度,为第d节点d的无功功率变化对于第k节点的电压相角的灵敏度,Cupld为第d节点的有功功率变化对于第l节点的电压的灵敏度,Cuqld为第d节点的无功功率变化对于第l节点的电压的灵敏度,为第d节点的有功功率变化对于第l节点的电压相角的灵敏度,为第d节点的无功功率变化对于第l节点的电压相角的灵敏度,d为电力***中任意一个节点,ΔPd为第d节点的有功功率单位时间变化量,ΔQd为第d节点的无功功率单位时间变化量,为第k节点的复功率单位时间变化量,由电力***调度中心设定,为量测起始时刻第k节点电压的相角;
(5-3)根据电压崩溃点时刻电力***的内外阻抗模相等的原理,得到以下方程,利用牛顿法求解该方程,得到电力***电压崩溃点时刻tcrit;
其中,为电力***戴维南等值模型在电压崩溃点时刻的内阻抗,由步骤(5-1)中的函数计算得到;为第l节点在电压崩溃点时刻的电压相量,由步骤(5-1)中的灵敏度计算方程计算得到;为第l节点在电压崩溃点时刻的内部阻抗,由步骤(5-2)中的函数计算得到;
进而得到第l节点处的静态电压稳定裕度值Pmargin=Plcrit-P0,其中P0为量测起始时刻第l节点负荷量;
(8)将第l节点的静态电压稳定裕度值Pmargin与量测时刻第l节点的负荷增长量Pl t-P0进行比较,若Pl t-P0小于静态电压稳定裕度值Pmargin,则判定电力***静态电压稳定;若Pl t-P0大于或等于静态电压稳定裕度值Pmargin,则判定电力***静态电压不稳定,实现自治-协调的两级分布式静态电压稳定判断。
本发明提出的自治-协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法,其优点是:
本发明充分利用相量量测单元实时量测出的状态信息,将电力***简化为戴维南等值模型,在***级计算电压崩溃点时刻的等值模型参数下发给本地级,在本地级结合本地状态快速计算出极限传输功率,从而充分协同本地级和***级,合理分配计算任务,实现快速准确的两级分布式静态电压稳定判断。
具体实施方式
本发明提出的一种自治-协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法,包括以下步骤:
其中,和为电力***中第l节点在量测时刻t的电压相量的实部和虚部,和为电力***中第l节点在量测时刻t的电流相量的实部和虚部,由电力***中相量量测单元实时量测得到,Eeq,r和Eeq,i为戴维南等值模型的内电势的实部和虚部,Req和Xeq为戴维南等值模型的内电抗Zeq的实部和虚部,Eeq,r、Eeq,i、Req和Xeq为需要辨识的参数;
其中,NT为计算可信性指标时采用的相量量测单元的量测断面个数,由调度中心运行人员设定,取值范围为10至50,本发明的一个实施例中,取值为20;
(2-3)根据上述可信性指标R1,对当前电力***的结构变化状态进行判断,若R1大于等于0.95,则判定电力***未处于结构快速变化阶段,进行步骤(3),若R1小于0.95,则判定电力***处于结构快速变化阶段,发出报警信号;
(3)建立一个电力***中除第l节点以外的其他节点的负荷转移系数Wk辨识方程:
其中,D为电力***中所有节点的集合,表示电力***中第k节点在量测时刻t的复功率,表示第k节点在量测时刻t+1的复功率,表示第k节点在量测时刻t+1的电压相量,表示第k节点在量测时刻t的电压相量,表示第l节点在量测时刻t+1的电压相量,表示第l节点在量测时刻t的电压相量,由相量量测单元实时量测得到,为量测时刻t+1的电力***戴维南等值模型的内电抗,为量测时刻t的电力***戴维南等值模型的内电抗,由步骤(1)辨识得到,Wk是第k个节点向第l节点的负荷转移系数,为未知数;
(4)重复步骤(1)-步骤(3),得到N个负荷转移系数Wk辨识方程,使N≥Nk,Nk为电力***中除l节点以外的其他节点个数,利用多元线性回归拟合方法,求解得到Nk个节点向第l节点的负荷转移系数Wk;
(5)根据上述步骤(4)的负荷转移系数Wk,在电力***调度中心求解电力***电压崩溃点时刻,包括以下步骤:
其中,为量测时刻t的电力***戴维南等值模型的内电抗,为量测起始时刻的电力***戴维南等值模型的内电抗,由步骤(1)预估计得到;Wk是第k个节点向第l节点的负荷转移系数,由步骤(4)求解得到,表示第k节点在量测起始时刻的复功率,表示第k节点在量测起始时刻的电压相量,表示第l节点在量测起始时刻的电压相量,由相量量测单元历史量测得到,表示第k节点在量测时刻t的复功率,表示第k节点在量测时刻t的电压相量,表示第l节点在量测时刻t的电压相量,根据下述灵敏度计算方程得到:
其中,灵敏度由电力***调度中心计算得到,Cupkd为第d节点的有功功率变化对于第k节点的电压灵敏度,Cuqkd为第d节点的无功功率变化对于第k节点的电压的灵敏度,为第d节点的有功功率变化对于第k节点的电压相角的灵敏度,为第d节点d的无功功率变化对于第k节点的电压相角的灵敏度,Cupld为第d节点的有功功率变化对于第l节点的电压的灵敏度,Cuqld为第d节点的无功功率变化对于第l节点的电压的灵敏度,为第d节点的有功功率变化对于第l节点的电压相角的灵敏度,为第d节点的无功功率变化对于第l节点的电压相角的灵敏度,d为电力***中任意一个节点,ΔPd为第d节点的有功功率单位时间变化量,ΔQd为第d节点的无功功率单位时间变化量,为第k节点的复功率单位时间变化量,由电力***调度中心设定,为量测起始时刻第k节点电压的相角;
(5-3)根据电压崩溃点时刻电力***的内外阻抗模相等的原理,得到以下方程,利用牛顿法求解该方程,得到电力***电压崩溃点时刻tcrit;
其中,为电力***戴维南等值模型在电压崩溃点时刻的内阻抗,由步骤(5-1)中的函数计算得到;为第l节点在电压崩溃点时刻的电压相量,由步骤(5-1)中的灵敏度计算方程计算得到;为第l节点在电压崩溃点时刻的内部阻抗,由步骤(5-2)中的函数计算得到;
进而得到第l节点的静态电压稳定裕度值Pmargin=Plcrit-P0,其中P0为量测起始时刻第l节点负荷量;
(8)将第l节点的静态电压稳定裕度值Pmargin与量测时刻第l节点的负荷增长量Pl t-P0进行比较,若Pl t-P0小于静态电压稳定裕度值Pmargin,则判定电力***静态电压稳定;若Pl t-P0大于或等于静态电压稳定裕度值Pmargin,则判定电力***静态电压不稳定,实现自治-协调的两级分布式静态电压稳定判断。
Claims (1)
1.一种自治-协调的电力***两级分布式静态电压稳定判断方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
其中,和为电力***中第l节点在量测时刻t的电压相量的实部和虚部,和为电力***中第l节点在量测时刻t的电流相量的实部和虚部,由电力***中相量量测单元实时量测得到,Eeq,r和Eeq,i为戴维南等值模型的内电势的实部和虚部,Req和Xeq为戴维南等值模型的内电抗Zeq的实部和虚部,Eeq,r、Eeq,i、Req和Xeq为需要辨识的参数;
其中,NT为计算可信性指标时采用的相量量测单元的量测断面个数,由调度中心运行人员设定,取值范围为10至50;
(2-3)根据上述可信性指标R1,对当前电力***的结构变化状态进行判断,若R1大于等于0.95,则判定电力***未处于结构快速变化阶段,进行步骤(3),若R1小于0.95,则判定电力***处于结构快速变化阶段,发出报警信号;
(3)建立一个电力***中除第l节点以外的其他节点的负荷转移系数Wk辨识方程:
其中,D为电力***中所有节点的集合,表示电力***中第k节点在量测时刻t的复功率,表示第k节点在量测时刻t+1的复功率,表示第k节点在量测时刻t+1的电压相量,表示第k节点在量测时刻t的电压相量,表示第l节点在量测时刻t+1的电压相量,表示第l节点在量测时刻t的电压相量,由相量量测单元实时量测得到,为量测时刻t+1的电力***戴维南等值模型的内电抗,为量测时刻t的电力***戴维南等值模型的内电抗,由步骤(1)辨识得到,Wk是第k个节点向第l节点的负荷转移系数,为未知数;
(4)重复步骤(1)-步骤(3),得到N个负荷转移系数Wk辨识方程,使N≥Nk,Nk为电力***中除l节点以外的其他节点个数,利用多元线性回归拟合方法,求解得到Nk个节点向第l节点的负荷转移系数Wk;
(5)根据上述步骤(4)的负荷转移系数Wk,在电力***调度中心求解电力***电压崩溃点时刻,包括以下步骤:
其中,为量测时刻t的电力***戴维南等值模型的内电抗,为量测起始时刻的电力***戴维南等值模型的内电抗,由步骤(1)预估计得到;Wk是第k个节点向第l节点的负荷转移系数,由步骤(4)求解得到,表示第k节点在量测起始时刻的复功率,表示第k节点在量测起始时刻的电压相量,表示第l节点在量测起始时刻的电压相量,由相量量测单元历史量测得到,表示第k节点在量测时刻t的复功率,表示第k节点在量测时刻t的电压相量,表示第l节点在量测时刻t的电压相量,根据下述灵敏度计算方程得到:
其中,灵敏度由电力***调度中心计算得到,Cupkd为第d节点的有功功率变化对于第k节点的电压灵敏度,Cuqkd为第d节点的无功功率变化对于第k节点的电压的灵敏度,为第d节点的有功功率变化对于第k节点的电压相角的灵敏度,为第d节点的无功功率变化对于第k节点的电压相角的灵敏度,Cupld为第d节点的有功功率变化对于第l节点的电压的灵敏度,Cuqld为第d节点的无功功率变化对于第l节点的电压的灵敏度,为第d节点的有功功率变化对于第l节点的电压相角的灵敏度,为第d节点的无功功率变化对于第l节点的电压相角的灵敏度,d为电力***中任意一个节点,ΔPd为第d节点的有功功率单位时间变化量,ΔQd为第d节点的无功功率单位时间变化量,为第k节点的复功率单位时间变化量,由电力***调度中心设定,为量测起始时刻第k节点电压的相角;
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