[發(fā)明專利]一種基于安全域的變電站接入方案輔助評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710232120.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN107123983B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇寅生;李鵬;劉春曉;曾沅;張松濤;秦超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司;天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種基于安全域的變電站接入方案輔助評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、由電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過(guò)潮流計(jì)算獲得當(dāng)前運(yùn)行方式下的狀態(tài)信息，包括節(jié)點(diǎn)電壓幅值V和節(jié)點(diǎn)電壓相角θ，生成當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的導(dǎo)納矩陣；

步驟二、利用步驟一得出的導(dǎo)納矩陣獲得節(jié)點(diǎn)注入方程的矩陣表達(dá)形式，并由電力系統(tǒng)的控制變量確定決策參數(shù)空間，從而構(gòu)建相應(yīng)的靜態(tài)電壓安全域邊界；

步驟三、根據(jù)步驟二得到的靜態(tài)電壓安全域，進(jìn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定裕度值計(jì)算；找到電力系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行方式下穩(wěn)定裕度最小的邊界，獲取該邊界對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息，確定投入變電站優(yōu)選指標(biāo)，所述投入變電站優(yōu)選指標(biāo)是指：有功參數(shù)對(duì)應(yīng)的系數(shù)和有功值乘積的絕對(duì)值與無(wú)功參數(shù)對(duì)應(yīng)的系數(shù)和無(wú)功值乘積的絕對(duì)值之和；對(duì)所述投入變電站優(yōu)選指標(biāo)進(jìn)行排序，取出N個(gè)投入變電站優(yōu)選指標(biāo)數(shù)值大的節(jié)點(diǎn)為變電站優(yōu)先接入點(diǎn)，N的取值為2～10；

步驟四、設(shè)定電力系統(tǒng)的原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為場(chǎng)景A，在電力系統(tǒng)原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照步驟三確定的變電站優(yōu)先接入點(diǎn)接入新投入的變電站，此時(shí)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為場(chǎng)景B，將接入點(diǎn)處的PQ節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為PV節(jié)點(diǎn)；

步驟五、在投入變電站參數(shù)一致的情況下，利用步驟二提供的方法對(duì)場(chǎng)景B的N個(gè)變電站接入方案所對(duì)應(yīng)的電力系統(tǒng)重新進(jìn)行安全域構(gòu)建，通過(guò)穩(wěn)定裕度分析，對(duì)N個(gè)變電站接入方案的電力系統(tǒng)和場(chǎng)景A的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度值進(jìn)行比較，如果穩(wěn)定裕度值最大的電力系統(tǒng)為場(chǎng)景B中的一個(gè)變電站接入方案，則最終將該方案確定為變電站接入方案，否則，不考慮在該電力系統(tǒng)中接入變電站。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于安全域的變電站接入方案輔助評(píng)估方法，其中，步驟二的靜態(tài)電壓安全域構(gòu)造方法，具體包括：

設(shè)：電力系統(tǒng)有n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)和nb條支路，其中節(jié)點(diǎn)0為松弛節(jié)點(diǎn)，有g(shù)+1個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)；用S表示除松弛節(jié)點(diǎn)外的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、變電站節(jié)點(diǎn)的集合；用L表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的集合；

在電力系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)V＝1,θ＝0的小鄰域內(nèi)，利用cosθ_ij＝1,sinθ_ij＝θ_i-θ_j對(duì)交流方程進(jìn)行處理得到式(2)，交流方程如式(1)所示：

式(1)中，P_ij、Q_ij為線路ij傳輸?shù)挠泄β屎蜔o(wú)功功率；V_i、V_j分別為節(jié)點(diǎn)i、j的電壓幅值；θ_i、θ_j分別為節(jié)點(diǎn)i、j的電壓相角，θ_ij＝θ_i-θ_j；G_ij、B_ij為導(dǎo)納矩陣對(duì)應(yīng)的元素；

對(duì)節(jié)點(diǎn)i應(yīng)用基爾霍夫定理得到：

式(3)中，P_i、Q_i為節(jié)點(diǎn)i的有功功率注入和無(wú)功功率注入；將式(3)寫成矩陣形式為：

式(4)中，G，B分別為n×n階矩陣，其中，G為導(dǎo)納矩陣的實(shí)部，B為導(dǎo)納矩陣的虛部，且皆為常數(shù)；在潮流計(jì)算中，有功功率注入P和無(wú)功功率注入Q皆為給定量的節(jié)點(diǎn)，稱為PQ節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的有功功率注入P和節(jié)點(diǎn)電壓幅值V皆為給定量的節(jié)點(diǎn)，稱為PV節(jié)點(diǎn)；

從V-θ空間到P-Q空間是多對(duì)一的映射，電力系統(tǒng)運(yùn)行在點(diǎn)(V＝1，θ＝0)附近，在該運(yùn)行點(diǎn)的小鄰域內(nèi)，存在V-θ空間到P-Q空間的一一映射關(guān)系，故將式(4)變換為矩陣形式如下：

式(5)中，將PV節(jié)點(diǎn)和PQ節(jié)點(diǎn)分開，A、B、C、D、E、F、G、H和I為分塊矩陣，階數(shù)分別為n×n、n×(n-g)、n×g、(n-g)×n、(n-g)×(n-g)、(n-g)×g，g×n，g×(n-g)，g×g；

由式(5)得出：

ΔV_G＝G·ΔP+H·ΔQ_L+I·ΔQ_G (6)

ΔV_L＝D·ΔP+E·ΔQ_L+F·ΔQ_G (7)

由式(6)得出：

ΔQ_G＝I^-1·ΔV_G-I^-1·G·ΔP-I^-1·H·ΔQ_L (8)

把式(7)帶入式(8)，得：

ΔV_L＝(D-F·I^-1·G)·ΔP+(E-F·I^-1·H)·ΔQ_L+F·I^-1·ΔV_G (9)

設(shè)為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值上限，為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的當(dāng)前電壓，P⁰，Q⁰和V_G⁰分別表示在當(dāng)前運(yùn)行狀況下相應(yīng)量的取值，行向量s由節(jié)點(diǎn)i電壓幅值在式(9)中的矩陣(D-F·I^-1·G)、(E-F·I^-1·H)和F·I^-1中對(duì)應(yīng)的行向量組成；則有：

式(10)最終整理為：

式(11)中，α、β和λ均為靜態(tài)安全域邊界系數(shù)；

于是，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i電壓上限的靜態(tài)安全域定義為：

同理可得，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i電壓下限的靜態(tài)安全域：

整個(gè)電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓安全域是所有節(jié)點(diǎn)的電壓上下限約束都得到滿足的靜態(tài)電壓安全域的交集，即：