[發(fā)明專利]一種求解電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全域的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410201937.5
• 申請(qǐng)日: 2014-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN104008279B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳英俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種求解電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全域的方法，屬于電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)安全直接影響到人們的日常生活和社會(huì)穩(wěn)定。近年來世界范圍內(nèi)大停電事故頻發(fā)，導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響，因此研究能夠?qū)崟r(shí)在線應(yīng)用的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析方法十分必要。

電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全分析是保障電力系統(tǒng)安全十分有效的一種工具。傳統(tǒng)靜態(tài)安全分析方法“逐點(diǎn)法”針對(duì)給定功率注入和故障條件，采用數(shù)值仿真、特征值計(jì)算或能量函數(shù)法等方法來分析電力系統(tǒng)的安全性。這類方法是當(dāng)前工業(yè)界進(jìn)行靜態(tài)安全分析最主要和最實(shí)用的方法，但其缺點(diǎn)亦很多，比如功率注入給定的人為主觀性、選擇故障集的歷史經(jīng)驗(yàn)性和計(jì)算過程的耗時(shí)低效。另外這類方法只針對(duì)一個(gè)或多個(gè)事件，無法對(duì)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行全局性分析。

電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全域能提供豐富的安全信息。目前擬合法是常有的計(jì)算靜態(tài)安全域的方法。該方法首先采用仿真方法獲得大量安全域邊界上的運(yùn)行點(diǎn)，基于獲得的臨界運(yùn)行點(diǎn)采用最小二乘法擬合來安全域邊界。然而對(duì)于大規(guī)模的電力系統(tǒng)，這種方法由于需要大量數(shù)值仿真造成計(jì)算負(fù)擔(dān)繁重而難以實(shí)際在線應(yīng)用。而且采用仿真方法來獲得安全域邊界上的運(yùn)行點(diǎn)，在操作上依然帶有人為主觀性的缺點(diǎn)。

另外，當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全域方法都是針對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入的，不獲得電力網(wǎng)絡(luò)中由幾條線路組成的斷面的安全域。而電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，由幾條線路構(gòu)成的某些關(guān)鍵斷面的安全性可能是調(diào)度員非常關(guān)心的。因此，研究斷面線路潮流的安全域具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種求解電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全域的方法，解決現(xiàn)有電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全域分析方法的不足和不能求取電力網(wǎng)絡(luò)斷面線路潮流安全域的缺點(diǎn)。該方法解決了電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入方程超高維數(shù)和強(qiáng)非線性問題，使得求解安全域邊界的計(jì)算量小，所需計(jì)算時(shí)間少，適合于實(shí)際在線應(yīng)用。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種求解電力網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全域的方法，首先通過線性化電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入方程，建立節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角和節(jié)點(diǎn)功率注入之間的線性關(guān)系，得到代表靜態(tài)安全域邊界的超平面組；然后通過分裂電力網(wǎng)絡(luò)，將求解斷面潮流安全域轉(zhuǎn)化為求解分裂節(jié)點(diǎn)安全域，間接地獲得了斷面潮流安全域邊界超平面組。

本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下：

步驟1，輸入電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；所述電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括電力網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、電氣數(shù)據(jù)、靜態(tài)安全約束數(shù)據(jù)；所述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括電力網(wǎng)絡(luò)中線路的連接關(guān)系、線路與變壓器的連接關(guān)系、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的位置；所述電氣數(shù)據(jù)包括線路及變壓器的電阻和電抗、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率注入；所述靜態(tài)安全約束數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)電壓幅值安全約束、線路潮流安全約束；

步驟2，根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立節(jié)點(diǎn)功率注入方程，即節(jié)點(diǎn)有功、節(jié)點(diǎn)無功注入方程；

步驟3，在理想運(yùn)行點(diǎn)(V＝1,θ＝0)的小鄰域內(nèi)，線性化步驟2中建立的節(jié)點(diǎn)功率注入方程，得到節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角和節(jié)點(diǎn)功率注入之間的線性關(guān)系；其中，V是節(jié)點(diǎn)電壓幅值向量；θ是節(jié)點(diǎn)電壓相角向量；

步驟4，將靜態(tài)安全約束數(shù)據(jù)代入步驟3中的節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角和節(jié)點(diǎn)功率注入之間的線性關(guān)系方程，得到由線性方程表達(dá)的電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入靜態(tài)安全域邊界；

步驟5，將電力網(wǎng)絡(luò)從斷面分裂開，分裂后所得的兩個(gè)子電力網(wǎng)絡(luò)都保留聯(lián)絡(luò)線和分裂節(jié)點(diǎn)；

步驟6，求解步驟5中每個(gè)子電力網(wǎng)絡(luò)的分裂節(jié)點(diǎn)的功率注入安全域，則原電力網(wǎng)絡(luò)斷面潮流安全域等價(jià)于兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的分裂節(jié)點(diǎn)的功率注入安全域的交集。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明通過線性化電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入方程，得到節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角和節(jié)點(diǎn)功率注入之間的線性關(guān)系，將電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入靜態(tài)安全域邊界分解為節(jié)點(diǎn)電壓幅值約束子邊界和線路潮流約束子邊界，解決了求解電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入靜態(tài)安全域邊界問題的超高維數(shù)和強(qiáng)非線性問題；

(2)本發(fā)明把電力網(wǎng)絡(luò)從斷面裂開，把求解電力網(wǎng)絡(luò)斷面潮流靜態(tài)安全域邊界問題轉(zhuǎn)化為求解電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率注入靜態(tài)安全域邊界問題，解決了求解電力網(wǎng)絡(luò)斷面潮流靜態(tài)安全域邊界問題的超高維數(shù)和強(qiáng)非線性問題；

(3)本發(fā)明通過線性化節(jié)點(diǎn)功率注入方程解析地求取了安全域，方法通用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，便于推廣應(yīng)用；

(4)本發(fā)明中安全域邊界計(jì)算量小速度快，適合大電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線靜態(tài)安全分析。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程圖。