[发明专利]计及谐波影响的静态电压稳定性分析方法

摘要

本发明属于含有非线性负荷及分布式电源的电网可靠性领域，涉及分析谐波对电网可靠性影响的方法，具体为计及谐波影响的静态电压稳定性分析方法。本发明提供了一种计及谐波影响的静态电压稳定性分析方法。首先，在逼近系统临界运行状态时考虑了谐波的影响，并利用解耦法求解系统的谐波潮流，得到系统在谐波影响下临界运行状态。第二，提出电压灵敏度、电压畸变灵敏度两项指标，评估计及谐波影响的系统薄弱节点与敏感节点。第三，将拉丁超立方抽样用于不确定性谐波潮流分析中，同时考虑了系统中线性负荷与非线性负荷的不确定性，对电网静态电压稳定性进行统计分析。

主权项

1.计及谐波影响的静态电压稳定性分析方法，其特征在于包括元件模型搭建及谐波潮流计算方法和静态电压稳定性分析方法；元件模型搭建及谐波潮流计算方法中包括谐波源模型搭建、输电线路模型搭建、负荷模型搭建和利用解耦法求解谐波潮流；谐波源模型搭建：在系统中有且仅有一个谐波源的情况下，判断谐波源的类型，若该谐波源为分布式电源，则在计算基波潮流时，将分布式电源所在节点视为PV节点，在计算谐波潮流时，将分布式电源所在节点视为平衡节点；若该谐波源为非线性负荷，则计算基波潮流时，将非线性负荷所在节点视为PQ节点，计算谐波潮流时，将非线性负荷所在节点视为平衡节点；若系统中存在多个谐波源，但谐波源均为非线性负荷，在计算基波潮流时，将非线性负荷所在节点视为PQ节点，在计算谐波潮流时，将非线性负荷含量最多的节点视为平衡节点，其余非线性负荷所在节点视为PV节点；如果系统中既含有分布式电源，又含有非线性负荷，在计算基波潮流的时候，将分布式电源所在节点视为PV节点，非线性负荷所在节点视为PQ节点，计算谐波潮流时，将容量较大的分布式电源所在节点作为平衡节点，其余谐波源所在节点视为PV节点；若系统中谐波源均为分布式电源，在计算基波潮流时，将分布式电源所在节点视为PV节点，在计算谐波潮流时，将容量最大的一个分布式电源所在节点视为平衡节点，其余分布式电源所在节点设为PV节点；输电线路模型搭建：输电线路以集中参数的等值π型电路表示，等值π型电路参数为分布参数的简单集中，即：式中，r₀₁、x₀₁、b₀₁分别为线路单位长度的基波电阻、基波电抗和基波电纳；l为线路长度，当线路中的电流为h次谐波时：式中，Z_Ch和r_h分别为h次谐波时线路的特性阻抗和传播函数，均为复数，具体计算如下：式中，y_oh为h次谐波时电力系统的电导，y_oh＝jhb₀₁；z_oh为h次谐波时电力系统的阻抗，z_oh＝hr₀₁+jhx₀₁；负荷模型搭建：谐波阻抗计算如式所示：式中，U_i为节点i的实际电压；S为节点视在功率；R_S，X_S分别为基波时等值电动机的电阻和电抗；利用解耦法求解谐波潮流：(1)计算基波潮流：迭代计算在不考虑谐波影响下，求解出电力系统各个节点的电压U_1i，i表示电力系统中各个节点；(2)计算谐波潮流：利用谐波源模型、输电线路模型和负荷模型更新电力系统状态，利用基波潮流计算出来的各个节点的基波电压U_1i和非线性负荷的负荷模型更新电力系统中非线性负荷的状态，通过迭代的方式求取电力系统中各个节点的谐波电压U_hj；(3)通过电力系统中各个节点的谐波电压U_hj，利用叠加法求解各个节点电压的标幺值U_hi，式中，U_hi表示对所考虑的一组谐波源计算出的第h次i节点处合成谐波电压标幺值，j表示谐波源所在的节点；静态电压稳定性分析方法包括设定电压灵敏度、电压畸变灵敏度两项指标和静态电压稳定性分析；设定电压灵敏度、电压畸变灵敏度两项指标：电压灵敏度指标电压畸变灵敏指标式中，节点i的实际电压为U_i，节点i由谐波引起的电压变化量为ΔU_i，电压灵敏度指标α1表示在含有谐波源的电力系统中，不考虑谐波影响的情况，电压畸变灵敏度α2表示在含有谐波源的系统中，考虑谐波影响的情况，电压值电压变化量式中，THDu_i表示节点i的电压畸变率；电压灵敏度指标α1可变形为则电压畸变灵敏度指标α2可变形为指标α1、α2只和各个节点的电压畸变率THDu_i有关，可以体现谐波对电力系统静态电压稳定性的影响；静态电压稳定性分析：将拉丁超立方抽样引入谐波潮流计算中，通过产生多组初始负荷矩阵，同时考虑线性负荷的随机波动与非线性负荷的不确定性，并对每种初始负荷矩阵求解系统静态电压稳定性，减小初始负荷对系统静态电压稳定性的影响；利用解耦法与改进二分搜索法，在谐波源的接入位置、初始负荷确定的状态m下，求得计及谐波影响的情况下电力系统处于状态m临界状态下的节点电压Ui及电压畸变率THDui，进而求得临界状态下的电压灵敏度指标α1、电压畸变灵敏指标α2，电压灵敏度指标α1和电压畸变灵敏指标α2数值最低的为状态m临界状态下电力系统薄弱节点，电力系统中各个节点的电压灵敏度指标α1，电压畸变灵敏指标α2构成状态m临界状态下电力系统的安全域，敏感节点为谐波含量变化对系统静态电压稳定性的影响最大的节点，对所有的状态m进行分析，M个状态全部分析结束，统计分析不同状态下，系统的薄弱节点、安全域与敏感节点，进而分析系统的静态电压稳定性。