[发明专利]基于分区负荷空间上电压稳定域的电压安全监控方法

说明书

技术领域

本发明属于在线电压安全评估与控制领域，涉及一种基于分区负荷空间上电压稳定域的电压安全监控方法。

背景技术

电力系统在线安全评估能够帮助运行人员对系统安全状态做出正确判断，并对应采取的控制措施做出正确决策，这对于维持电力系统的安全稳定运行，为用户提供充足优质的电力供应具有重要意义。

传统的安全分析方法是“逐点法”，即针对一种给定的注入和故障形式进行仿真分析或者特征值计算。“逐点法”是电力系统分析中的基本工具，然而由于这种方法只能针对指定运行点和注入方向给出安全指标，单纯依靠逐点分析不能为安全监视与评估提供充分的信息。而“域”的方法则能够对系统在各个不同变化方向上的稳定性进行整体把握，获得对稳定机理的更深入认识，并通过给定运行点在安全域中的相对位置为系统的控制决策提供指导，因此得到了越来越多的关注。

电压稳定域是安全域方法的一个分支，主要关注的是与鞍结分岔有关的电压稳定问题。电压稳定域边界是q维参数空间中的q-1维流形，也称之为分岔界面，参数空间的不同选择对应着不同的稳定域边界表达方式。如何得到具有足够工程精度，便于使用又容易描述的稳定域边界形式，是电压稳定域研究中的首要问题。在系统的实际运行与控制过程中，最直观的是用系统各个节点的有功或者无功注入来描述电压稳定域，即采用功率注入空间作为参数空间。然而，由于电力系统全注入空间的维数较高，并且考虑到电力系统模型中存在大量复杂的非线性环节，使得高维注入空间中电压稳定域的表达存在一定困难。为了避免全注入空间中电压稳定域高维非线性表达的困难，又提出了割集功率空间上采用超平面形式描述的电压稳定域，割集功率空间上维数较低，容易计算且符合运行调度人员通过联络线来监视和测量稳定裕度的习惯，但是由于割集上的功率向量不是系统中能够直接控制的变量，因此在利用割集功率空间上的电压稳定域为系统提供控制决策的时候遇到了困难。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明“基于分区负荷空间上电压稳定域的电压安全监控方法”，建立了由母线负荷空间到分区负荷空间的等值映射，不再以单一的负荷母线注入功率作为研究对象，而是通过对分区负荷的监控实现电压安全的评估与控制。一般宜选择电压稳定问题比较突出的受端系统作为电压稳定监控区域，将电压稳定监控区域划分为若干分区(分区的数目和方式可以根据需要灵活选择)，以电压稳定监控区域内各分区的有功负荷构建分区负荷空间来描述电压稳定域，从而不但能够考虑到电压稳定的局部特性，而且实现了母线负荷空间的有效降维，物理意义直观明了，安全域的描述简易清晰，适应工程应用的需要，又符合调度人员的监控习惯，便于调度人员进行电压稳定性的监测评估以及控制决策，适用于在线电压安全评估与控制领域。

本发明能够针对正常运行条件或者指定的预想故障，沿给定的分区负荷增长方向计算得到分区负荷空间上电压稳定域边界上的一点，获得相应的负荷裕度指标，并给出该点处分区负荷空间上电压稳定域边界的切平面局部近似表达，切平面与坐标轴围成的区域就构成了分区负荷空间上的近似电压稳定域。在负荷变化不显著的条件下，电压稳定域边界的切平面局部近似表达能够用于电压稳定性的实时监控：通过当前运行点在近似电压稳定域中的相对位置来判断电力系统的电压稳定状态，并利用空间直线与空间平面的交点公式快速估算各个分区负荷增长方向上的近似崩溃点及其相应的负荷裕度指标的近似值，从而为调度人员提供各个分区负荷增长方向上电压稳定程度的直观量度，同时大大节约了对每个增长方向进行连续潮流仿真计算的代价，为电力系统在线电压安全评估与控制提供了可能。

除此之外，本发明还提供了借助迭代方法寻找当前运行点距离分区负荷空间上电压稳定域边界最近的分区负荷增长方向的功能。识别最近的分区负荷增长方向及计算相应的最小负荷裕度指标，能够为电压安全监控与调度提供更加丰富的信息：系统调度人员在进行网络负荷配置以及运行方案规划的过程中应尽量避开该方向，以获得较大的电压稳定裕度；最近的分区负荷增长方向还能够揭示出电压稳定监控区域内的电压稳定敏感区域，当负荷裕度指标不满足电压稳定裕度要求时，则针对电压稳定敏感区域进行电力系统运行参数的调整，采取相应的控制措施。

本发明采用如下的技术方案：一种基于分区负荷空间上电压稳定域的电压安全监控方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：从能量管理系统和电力市场交易平台得到电力系统的实时数据，确定电压稳定监控区域以及预想故障集，并进行负荷预测；