[发明专利]暂态安全域最短半径估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统安全技术领域，特别涉及一种暂态安全域最短半径估计方法。

背景技术

随着区域电网的互联和电力市场化的推进，电力系统运行方式的多样性和随机性不断增强，运行方式的多变性和随机性使得传统的离线分析越来越不可信，市场环境下互联电力系统的安全稳定运行对在线稳定量化分析的需求越来越迫切。稳定量化分析的一个主要目的就是给出当前系统运行状态的稳定裕度，并把得到的稳定裕度可视化地呈现在调度员的面前。

理论上，给定一组特定的故障及一个特定的过渡方案(也即任意系统运行参数的变化方向，通常是考察负荷——发电增长)，可以用数值的方法找到该运行参数变化方向上系统的稳定边界。故障集合通常按“N-1”或“N-2”原则确定，也可由用户自定义。对于同一组故障，不同的过渡方案将会得到不同、甚至相差极大的系统稳定裕度。

注入空间中电力系统暂态安全域问题数学上归结为一个高维非线性动态系统关于平衡点的参数吸引域问题，目前理论上解析地完整刻画暂态安全域的边界难度极大。电力系统安全分析中为了获得负荷裕度、传输断面传输极限等稳定指标，通常是指定某一个负荷——发电的增长方向，在这个增长方向上按照一定的步长逐步增加系统的负荷及发电，直至电压不稳定、小干扰不稳定、暂态不稳定或者潮流解违反某一运行约束，也即在事先人为指定的注入增长方向上找到系统的安全域边界。设想搜索足够多的节点注入增长方向，数值上就能够完整地刻画系统在注入空间中的稳定域边界。然而，这种穷举式搜索的计算量极大，难以在线应用。本发明基于暂态稳定量化指标对节点注入的灵敏度，提出一种估计暂态安全域最短半径的启发性方法，提供了一种可以估计暂态安全域最近边界的数值途径。本发明的算法不存在数值收敛性问题且易于考虑各种运行约束条件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现对电力系统的在线稳定量化分析。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种暂态安全域最短半径估计方法，包括以下步骤：

S1：计算电力系统暂态稳定性量化指标；

S2：计算所述稳定性量化指标分别对发电机节点注入向量的灵敏度和负荷节点注入向量的灵敏度；

S3：找出当前运行状态下节点注入向量的最危险增长方向，所述最危险增长方向为发电机节点注入向量的灵敏度和负荷节点注入向量的灵敏度的最大值元素的方向；

S4：在所述最危险增长方向上增加负荷及发电出力增长步长，得到增加后的节点注入向量；

S5：在所述增加后的节点注入向量处重复步骤S1，计算稳定量化指标，并判断系统是否稳定，如果系统稳定，重复步骤S2至步骤S5，直至系统失去稳定，得到电力系统的负荷裕度、发电裕度。

其中，所述步骤S1中选取基于单机能量函数的混合方法SHM提供的电力系统暂态稳定量化指标：

η=VPE,imax-VPE,i(tcl)-VKE,i(tcl)]]>

其中，t_cl为故障切除时刻，V_PE，i(t_cl)、V_KE，i(t_cl)分别为故障切除时刻的发电机i的势能、动能，为持续故障下发电机i的势能最大值，所述持续故障是指在时刻t_ins，t_ins＞t_cl重新插入故障，发电机i的势能所能达到的最大值，t_ins满足：