[发明专利]一种电力系统大区电网间容量交换能力评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统的安全技术运行领域，更具体地涉及基于改进电压灵敏度分析的电力系统大区电网间容量交换能力评估方法。

背景技术

“十二五”期间是我国特高压电网发展的重要阶段，特高压输电系统具有传输容量大、潮流变化范围大、在运行前期无事故备用的特点，特高压线路的落点母线和与其相连的近区500kV的联络线的母线多为重要的大容量的变电站节点和换流站节点，导致受端电网受特高压输电系统运行状况的影响很大，一旦特高压交流线路本身发生故障，受端电网将有发生电压失稳的可能，将会对同通道直流落点近区的电压情况产生较大影响，进而造成连锁故障；与此同时，特高压直流线路一旦发生单级或双级闭锁，由于特高压直流换流站换流设备的特殊性质将会导致送端和受端两侧的无功大量释放，进而造成落点近区的无功功率不平衡而影响电压稳定。因此，在不同的运行方式下，特高压交流输电线路仅仅以线路的设计容量或热稳定极限来限制线路上传输容量显然是不合理的。对于特高压互联电网电压静态稳定性的研究以及以维持电压静态稳定性为前提条件对大区间交换容量范围进行限制具有十分重要的意义。

静态电压稳定分析常用于评估系统在当前运行状态下是否能够保持电压稳定。静态电压稳定分析方法中灵敏度法以其物理概念简单明确，灵敏度判据严格，计算速度快等优势被广泛使用。灵敏度方法是利用系统中相关变量的相对变化关系来进行稳定分析。Greene S^[1]等提出的计算灵敏度方法需要计算临界点处潮流雅克比矩阵的零特征值对应的左特征向量，在对大系统求解中需要增加很大的计算量；姜涛[2]等指出大部分的电压稳定指标需跟踪和判断潮流或平衡点方程的雅可比矩阵奇异性，涉及高维矩阵求逆，计算量大，难以实现在线实际应用。传统的灵敏度分析方法大部分是建立在静态潮流计算基础上，当系统接近临界状态时，存在潮流方程收敛困难的问题，同时对于区间交换容量极限的计算与分析缺乏适应性方法。

文中涉及如下参考文献：

[1]Greene S.Sensitivity of the loading margin to voltage collapse with respect to arbitrary parameters[J].IEEE Trans on Power Systems,1997，12(1)：262-272.

[2]姜涛等.电压稳定在线监控的简化L指标及其灵敏度分析方法[J].电力系统自动化,2012，36（21）：13-18.

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种电力系统大区电网间容量交换能力评估方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电力系统大区电网间容量交换能力评估方法，包括以下步骤：

步骤1、在递增交换容量的运行方式情况下，对各节点进行于断面交换容量-电压变化比灵敏度分析，确定电压最敏感节点；

步骤2、对电压最敏感节点的电压变化比灵敏度随交换容量的变化趋势进行样条插值，对样条插值所得的离散值进行非齐次指数函数拟合后求导，得出电压变化比灵敏度的变化率函数；

步骤3、根据电压变化比灵敏度的变化率函数和电压失稳临界点的判别方法计算得出电压变化比灵敏度变化的拐点，计算交换容量极限；

步骤4、计算拐点的电压稳定裕度，根据电压临界失稳时电压稳定裕度的判定值，分析判断系统的电压稳定情况，对拐点的正确性和交换容量的评估结果进行校核；

电压稳定裕度U_DS%的函数为其中，ΔU(ΔP,ΔQ)表示有功功率和无功功率交换容量的改变产生的电压的变化量，U表示系统实际运行的电压；

依据工程经验及稳定导则要求，取节点静态电压稳定下限为0.85倍标幺值，一般要求交换容量-电压稳定裕度函数U_DS%大于10%，即若拐点的交换容量-电压稳定裕度函数U_DS%值在10%±1%之间，则可验证该拐点为电压稳定临界失稳点，进一步证明了依据该拐点计算的交换容量极限的有效性。

所述步骤1在考虑大区间容量交换以有功功率为主、无功容量就地平衡的前提下，电压变化及其稳定特性就主要与有功功率变化相关；采用节点暂态电压偏差最大值进行电压变化比灵敏度分析。

所述步骤1中断面交换容量-电压变化比灵敏度的函数DS—Degree of Sensitivity表示受端电网的交换容量的变化与电压变化之间的关系，