[发明专利]一种电力系统静态电压稳定域边界的快速搜索方法

说明书

一种电力系统静态电压稳定域边界的快速搜索方法，包括：确定静态电压稳定域边界通用数学模型；确定初始静态电压稳定域边界点；初始化静态电压稳定域边界的通用数学模型；预测相邻静态电压稳定域边界点校正预测点得到与初始静态电压稳定域边界点z₀相邻的静态电压稳定域边界校正点将校正点作初值循环采用上述过程，搜索下一相邻的静态电压稳定域边界点，在循环过程中，将联立梯度矩阵和额外增加的方程中s替换为直至功率增长方向角β小于0和功率增长方向角β大于90°各出现一次结束。本发明构建的SVSR边界具有更高精度，可实现二维及高维有功注入空间中电力系统静态电压稳定域边界的快速搜索。

技术领域

本发明涉及一种静态电压稳定域边界搜索问题。特别是涉及一种电力系统静态电压稳定域边界的快速搜索方法。

背景技术

区域电网互联规模不断扩大、高渗透率可再生能源大规模并网、电力电子设备广泛应用，在增强电力系统输电能力、提高电力系统运行灵活性和经济性的同时，也带来了功率注入波动性、潮流分布随机性等问题，加剧了电力系统运行风险，对系统电压稳定性带来了难以预估的隐患^[1]-[5]。因此，研究高渗透率可再生能源并网和电力系统电力电子化背景下的电压稳定性具有十分重要意义^[6]-[7]。

目前，连续潮流(continuation power flow，CPF)法^[8]仍是研究电力系统静态电压稳定性的基本方法，该方法核心思想是根据确定的功率增长方向进行逐点迭代，计算系统在满足电压稳定性前提下的最大负荷裕度，通过负荷裕度来评估系统的电压稳定性。由于该算法实现容易，且具有较高的计算精度，因而在实际电力系统中得到了广泛应用^[9]-[11]。但随着可再生能源的大规模并网和需求侧响应技术的大规模应用，可再生能源和需求侧响应特有的间歇性与随机性增加了系统功率增长方向的不确定性，仅仅依靠负荷预测和机组组合所确定的功率增长方向计算得到的负荷裕度已不能真实反映系统的电压稳定性。若要评估系统真实的电压稳定性，需针对可能出现的功率增长方向，重复调用CPF计算系统的负荷裕度，这势必带来沉重的计算负担，不利于系统静态电压稳定评估的效率。电力系统的静态电压稳定域^[12](static voltage stability region，SVSR)是描述确定网络拓扑结构和参数下，系统具有静态电压稳定性的运行区域。通过所构建的SVSR，可准确评估出系统在不确定性功率增长方向下的电压稳定性，避免了传统电压稳定分析方法在面临系统负荷和电源出力不确定性时的不足，是一种分析和评估电力系统电压稳定性的可靠方法^[13]。

构建SVSR关键在于准确、快速搜索其稳定域边界，计算SVSR边界的方法主要包括拟合法^[14]-[15]和近似法^[16]-[18]两种。拟合法是由传统电压稳定分析方法发展而来的，根据SVSR 边界主要是由鞍节分岔(saddle node bifurcation，鞍节分岔点)点构成的特点，从基态潮流出发，重复调用CPF计算不同功率增长方向下的鞍节分岔点点，最终通过所搜索的鞍节分岔点点构成SVSR边界^[14]-[15]。此类方法侧重于利用鞍节分岔点点来构建SVSR边界，具有较高的精度。但搜索鞍节分岔点的核心计算算法仍是CPF，因而在搜索整个SVSR边界时会带来大量的迭代运算，离线计算量庞大。近似法不再对SVSR边界点上的鞍节分岔点点进行逐点搜索，而是通过对SVSR边界的局部近似以提高SVSR构建速度。文献[16]-[18]通过对SVSR边界拓扑特性研究，发现SVSR局部边界呈现良好的线性特性，可采用超平面进行近似，在此基础上推导出能够近似表达SVSR边界的局部解析表达式。此类方法可根据实际需要，在满足计算精度前提下快速生成某一超平面，以近似替代SVSR的局部边界。该超平面可描述SVSR 边界的局部拓扑特性，但存在较大的保守性，不能保证SVSR边界的全局精度，且不同关键参数选取对SVSR边界拓扑结构影响较大，难以用统一解析式描述和获得通用性结论。目前，探究SVSR边界拓扑特性，在兼顾计算精度与计算效率基础上，构建SVSR仍是SVSR研究的难点。