[發明專利]一種考慮外網等值的區域電網電壓穩定裕度計算方法

有效

• 申請號: 201110393194.2
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102420427A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 童鈞;徐國鈞;劉永勝;白冰;胡曉琴;顏偉;趙科
• 申請（專利權）人: 余杭供電局;重慶大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/16
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

1.一種考慮外網等值的區域電網電壓穩定裕度計算方法，利用計算機，通過程序，計算區域電網的靜態電壓穩定裕度指標，其特征在于其具體的方法步驟如下：

(1)??輸入基礎數據

輸入全網典型運行方式下的基礎數據、各節點子集和區域電網實測潮流數據；其中，全網典型運行方式下的基礎數據為各節點拓撲關系、各線路和變壓器支路參數、各發電機節點類型；外網節點子集E、邊界節點子集B和內網節點子集I；區域電網實測潮流數據為區域電網各節點電壓、各支路功率和負荷功率的實測數據；

(2)?計算外網等值電路中串聯支路的電抗

第(1)步完成后，計算外網等值電路中串聯支路的電抗，計算步驟為：

先按以下形式建立僅包含外網節點和邊界節點的導納矩陣：

???????(1)

式中：Y_QQ是外網PQ節點的導納矩陣，Y_VQ、Y_QV是外網PQ節點和外網PV節點的互導納矩陣，Y_BQ、Y_QB是邊界節點和外網PQ節點的互導納矩陣，Y_VV是外網PV節點的導納矩陣，Y_BV、Y_VB是邊界節點和外網PV節點的互導納矩陣，Y_BB(E)是僅包含邊界節點和外網節點的邊界節點導納矩陣；

后計算消去中所有外部PQ節點后的導納矩陣Y_BB1，計算公式為：

???????(2)

式中：Y_BB1是消去中所有外部PQ節點后的導納矩陣，是一維方陣；

再計算外網等值電路中串聯支路的電抗x，計算公式為：

?????(3)

式中：y_bb是Y_BB1的唯一元素，imag(y_bb)表示取y_bb的虛部；

(3)?計算外網等值電路中對地支路的導納

第(2)步完成后，計算外網等值電路中對地支路的導納，計算步驟為：

先按以下形式建立僅包含外網節點和邊界節點的導納矩陣：

???????????(4)

式中：Y_EE是消元前外網節點的導納矩陣，Y_BB(E)是消元前僅包含邊界節點和外網節點的邊界節點導納矩陣，Y_BE、Y_EB是消元前邊界節點和外網節點的互導納矩陣；

再計算消去中所有外網節點后的導納矩陣Y_BB2，計算公式為：

?????(5)

式中：Y_BB2是消去中所有外網節點后的導納矩陣，是一維方陣；

再計算外網等值電路中對地支路的導納y，計算公式為：

????????(6)

式中：是Y_BB2的唯一元素；

(4)?計算外網等值電路中的電源電勢

第(3)步完成后，計算外網等值電路中的電源電勢，計算公式為：

????????????????(7)

式中：為邊界節點實測電壓；x為外網等值電路中串聯支路的電抗；P_ij和Q_ij分別為聯絡線末端有功功率和無功功率的實測值；當測量數據不含邊界節點電壓的相位信息時，取的相位為0；

(5)?計算區域電網的電壓穩定裕度指標

第(4)步完成后，應用負荷增長型連續潮流法，計算由外網等值電路和區域電網構成的等值系統的靜態電壓穩定裕度，得到的等值系統的靜態電壓穩定裕度指標λ_c即為區域電網的靜態電壓穩定裕度指標，具體計算如下：

負荷增長型連續潮流方程為：

???????(8)

式中：N_B是等值系統中除平衡節點之外的節點全集，N_PV是等值系統中PV節點全集，S_Li是與節點i相連的線路支路集，S_Ti是與節點i相連的變壓器支路集；P_Gi和Q_Gi是節點i所接發電機注入有功和無功；P_Li和Q_Li是節點i的負荷有功和無功；Q_Ci是節點i處并聯無功補償設備的注入無功；λ是發電機有功出力和負荷功率的增長系數；

將式(8)寫成以下一般形式：

????(9)

式中：e是節點電壓實部列向量，f是節點電壓虛部列向量，λ是發電機有功出力和負荷功率的增長系數；

應用負荷增長型連續潮流法，計算等值系統的靜態電壓穩定裕度指標λ_c，其具體步驟如下：

1)????????計算等值系統的初始潮流分布

應用牛頓法計算等值系統的初始潮流分布，即用牛頓法求解當λ=0時式(9)所示的潮流方程，得到初始狀態下等值系統各節點電壓的實部和虛部；

2)????????預測下一個狀態的潮流解

第(5)——1)步完成后，求解以下方程，得到下一個狀態節點電壓及負荷參數的預測值：

?????(10)

?????????(11)

式中：?和分別是當前狀態下潮流方程左側函數對節點電壓實部、虛部和負荷參數的一階偏導數，Δe、Δf和Δλ分別是節點電壓實部、虛部和負荷參數的增量，e⁰、f⁰和λ⁰分別是當前狀態下節點電壓的實部、虛部和負荷參數，e^*、f^*和λ^*分別是下一狀態節點電壓實部、虛部和負荷參數的預測值，e_k為行向量，e_k的第k個元素為1，其余元素為0，k為連續參數在狀態向量[e??f??λ]^T中的位置（T表示轉置矩陣），t_k?=?±1，第一次進入預測步驟時，選擇負荷參數λ作為連續參數，t_k?=?+1，其后的預測步驟中，選取[e??f??λ]^T中變化速率最大的狀態變量作為連續參數，并根據該連續參數增大或減小的趨勢取t_k?=?+1或-1，h是步長，取h=0.01；

3)????????校正下一個狀態的潮流解

第(5)?——2)步完成后，以[e^*??f^*??λ^*]^T為初值，應用牛頓法迭代求解以下擴展潮流方程，得到下一個狀態的潮流解：

????(12)

式中：F(e,?f,λ)=0為式(9)所示連續潮流方程的一般表達式，x_k為第(3)?——2)步選定的連續參數，x^*_k為x_k的預測值；

4)????????判斷是否到達臨界狀態

第(5)?——3)步完成后，根據第(5)?——2)步解得的判斷是否到達臨界狀態，若≤0，則第(5)?——3)步解得的λ即為等值系統的靜態電壓穩定裕度指標λ_c；否則，返回第(5)?——2)步，繼續進行下一個潮流狀態的預測和校正，直至系統達到臨界狀態、從而解得等值系統的靜態電壓穩定裕度指標λ_c為止；

(6)?輸出區域電網的電壓穩定裕度指標

第(5)步完成后，輸出解得的等值系統的靜態電壓穩定裕度指標λ_c，即為區域電網的電壓穩定裕度指標。