[发明专利]一种考虑外网等值的区域电网电压稳定裕度计算方法

摘要

一种考虑外网等值的区域电网电压稳定裕度计算方法，属于电力系统静态电压稳定性分析技术领域。本发明在常规戴维南模型中增加对地支路来等值外网，利用计算机，通过程序，先根据典型运行方式下的外网信息计算外网等值电抗和对地导纳，再根据内网量测数据计算等值电源电势，最后计算区域电网的静态电压稳定裕度指标。本发明能够有效考虑外网对地支路的影响，并能有效避免现有戴维南等值方法的参数漂移问题，稳定裕度指标的计算精度高。本发明方法只需要外网典型运行方式的信息，无需外网全部运行方式的数据，对外网数据要求不高，工程实用性强，便于推广应用。本发明可广泛应用于通过单点与外网连接的区域电网的静态电压稳定裕度指标的计算与分析。

主权项

1.一种考虑外网等值的区域电网电压稳定裕度计算方法，利用计算机，通过程序，计算区域电网的静态电压稳定裕度指标，其特征在于其具体的方法步骤如下：(1)  输入基础数据输入全网典型运行方式下的基础数据、各节点子集和区域电网实测潮流数据；其中，全网典型运行方式下的基础数据为各节点拓扑关系、各线路和变压器支路参数、各发电机节点类型；外网节点子集E、边界节点子集B和内网节点子集I；区域电网实测潮流数据为区域电网各节点电压、各支路功率和负荷功率的实测数据；(2) 计算外网等值电路中串联支路的电抗第(1)步完成后，计算外网等值电路中串联支路的电抗，计算步骤为：先按以下形式建立仅包含外网节点和边界节点的导纳矩阵：(1)式中：Y_QQ是外网PQ节点的导纳矩阵，Y_VQ、Y_QV是外网PQ节点和外网PV节点的互导纳矩阵，Y_BQ、Y_QB是边界节点和外网PQ节点的互导纳矩阵，Y_VV是外网PV节点的导纳矩阵，Y_BV、Y_VB是边界节点和外网PV节点的互导纳矩阵，Y_BB(E)是仅包含边界节点和外网节点的边界节点导纳矩阵；后计算消去中所有外部PQ节点后的导纳矩阵Y_BB1，计算公式为：(2)式中：Y_BB1是消去中所有外部PQ节点后的导纳矩阵，是一维方阵；再计算外网等值电路中串联支路的电抗x，计算公式为：(3)式中：y_bb是Y_BB1的唯一元素，imag(y_bb)表示取y_bb的虚部；(3) 计算外网等值电路中对地支路的导纳第(2)步完成后，计算外网等值电路中对地支路的导纳，计算步骤为：先按以下形式建立仅包含外网节点和边界节点的导纳矩阵：(4)式中：Y_EE是消元前外网节点的导纳矩阵，Y_BB(E)是消元前仅包含边界节点和外网节点的边界节点导纳矩阵，Y_BE、Y_EB是消元前边界节点和外网节点的互导纳矩阵；再计算消去中所有外网节点后的导纳矩阵Y_BB2，计算公式为：(5)式中：Y_BB2是消去中所有外网节点后的导纳矩阵，是一维方阵；再计算外网等值电路中对地支路的导纳y，计算公式为：(6)式中：是Y_BB2的唯一元素；(4) 计算外网等值电路中的电源电势第(3)步完成后，计算外网等值电路中的电源电势，计算公式为：(7)式中：为边界节点实测电压；x为外网等值电路中串联支路的电抗；P_ij和Q_ij分别为联络线末端有功功率和无功功率的实测值；当测量数据不含边界节点电压的相位信息时，取的相位为0；(5) 计算区域电网的电压稳定裕度指标第(4)步完成后，应用负荷增长型连续潮流法，计算由外网等值电路和区域电网构成的等值系统的静态电压稳定裕度，得到的等值系统的静态电压稳定裕度指标λ_c即为区域电网的静态电压稳定裕度指标，具体计算如下：负荷增长型连续潮流方程为：       (8)式中：N_B是等值系统中除平衡节点之外的节点全集，N_PV是等值系统中PV节点全集，S_Li是与节点i相连的线路支路集，S_Ti是与节点i相连的变压器支路集；P_Gi和Q_Gi是节点i所接发电机注入有功和无功；P_Li和Q_Li是节点i的负荷有功和无功；Q_Ci是节点i处并联无功补偿设备的注入无功；λ是发电机有功出力和负荷功率的增长系数；将式(8)写成以下一般形式：(9)式中：e是节点电压实部列向量，f是节点电压虚部列向量，λ是发电机有功出力和负荷功率的增长系数；应用负荷增长型连续潮流法，计算等值系统的静态电压稳定裕度指标λ_c，其具体步骤如下：1)        计算等值系统的初始潮流分布应用牛顿法计算等值系统的初始潮流分布，即用牛顿法求解当λ=0时式(9)所示的潮流方程，得到初始状态下等值系统各节点电压的实部和虚部；2)        预测下一个状态的潮流解第(5)——1)步完成后，求解以下方程，得到下一个状态节点电压及负荷参数的预测值：(10)(11)式中：和分别是当前状态下潮流方程左侧函数对节点电压实部、虚部和负荷参数的一阶偏导数，Δe、Δf和Δλ分别是节点电压实部、虚部和负荷参数的增量，e⁰、f⁰和λ⁰分别是当前状态下节点电压的实部、虚部和负荷参数，e^*、f^*和λ^*分别是下一状态节点电压实部、虚部和负荷参数的预测值，e_k为行向量，e_k的第k个元素为1，其余元素为0，k为连续参数在状态向量[e  f  λ]^T中的位置（T表示转置矩阵），t_k = ±1，第一次进入预测步骤时，选择负荷参数λ作为连续参数，t_k = +1，其后的预测步骤中，选取[e  f  λ]^T中变化速率最大的状态变量作为连续参数，并根据该连续参数增大或减小的趋势取t_k = +1或-1，h是步长，取h=0.01；3)        校正下一个状态的潮流解第(5) ——2)步完成后，以[e^*  f^*  λ^*]^T为初值，应用牛顿法迭代求解以下扩展潮流方程，得到下一个状态的潮流解：(12)式中：F(e, f,λ)=0为式(9)所示连续潮流方程的一般表达式，x_k为第(3) ——2)步选定的连续参数，x^*_k为x_k的预测值；4)        判断是否到达临界状态第(5) ——3)步完成后，根据第(5) ——2)步解得的判断是否到达临界状态，若≤0，则第(5) ——3)步解得的λ即为等值系统的静态电压稳定裕度指标λ_c；否则，返回第(5) ——2)步，继续进行下一个潮流状态的预测和校正，直至系统达到临界状态、从而解得等值系统的静态电压稳定裕度指标λ_c为止；(6) 输出区域电网的电压稳定裕度指标第(5)步完成后，输出解得的等值系统的静态电压稳定裕度指标λ_c，即为区域电网的电压稳定裕度指标。