[發明專利]一種基于功率梯度分量的電壓穩定性檢測方法

在審

• 申請號: 201710507435.9
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107238772A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 葛維春;許韋華;王磊
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電力系統運行及其分析領域，具體涉及一種基于功率梯度分量來檢測電壓穩定性的方法。

背景技術

19世紀70、80年代法國、瑞典、日本等國家相繼發生電壓崩潰性事故這些以電壓崩潰特征的電網瓦解事故每次均帶來巨大的經濟損失，同時也引起了社會的極大混亂。電壓穩定問題已經成為國際工學界關注的焦點。電力系統電壓穩定性問題經過幾十年的發展已經有很大進步，早期人們簡單地將電力系統電壓失穩問題看作系統過載引起，從而將其視為靜態問題或者認為系統動態對電壓穩定的影響很慢。但是電力系統本質上是一個非線性動力學系統，電壓失穩究其實質是系統的動態行為，涉及到了各種元件的動態特性。因此，電壓穩定問題可分為靜態電壓穩定性與動態電壓穩定性，兩者研究的角度和目的不同。

理論和實踐已證明分岔理論是分析研究非線性動態系統結構穩定性的有效工具。電壓穩定的改變實質是一種從穩態走向分岔的過程，其外在表現為電壓幅值的振蕩失穩或瞬間大幅度跌落。目前，對于靜態電壓穩定性，學者們提出了各種指標及其方法來評估系統的靜態電壓穩定性。但是對于動態電壓穩定性問題，由于各種元件動態模型的建立和其相互影響的復雜性及其所導致的求解過程中的多維數問題，動態電壓穩定性還有待進行進一步的研究。

電壓穩定性分析方法主要分為三類：

(1)P-V曲線法

這是一種基于物理概念的計算分析。給定系統基態潮流計算結果，逐步增加系統負荷，求出系統各運行點，利用負荷特性，從而得到反映負荷實際吸收功率與節點電壓關系的一系列(P，V)點，將這些相連便可得到P-V曲線。與功角曲線相似，這條曲線的拐點處被認為是電壓穩定的分界點，拐點右側高電壓區，被認為是電壓穩定點，拐點左側低電壓區被認為是電壓不穩定點。當前系統運行點距離拐點的距離遠近反映了系統的電壓穩定裕度。然而，在考慮了系統元件的特性后，這一判據的正確與否值得進一步研究，而且負荷電壓靜特性、發電機勵磁系統穩態增益對于電壓穩定極限點的影響巨大。在某些情況下，系統有可能在P-V曲線的右側高電壓區就已失穩，也有可能直到P-V曲線的左側低電壓區仍能保持電壓穩定。利用P-V曲線拐點判斷電壓穩定性造成的誤差究竟是偏保守還是偏冒進難以估算。

(2)靈敏度分析法

給定基態潮流計算結果，通過增加有功、無功負荷來獲得電壓幅值和電壓角度的變化量。所有受控變量的敏感度由電壓幅值和電壓角度的敏感度得到，受控變量包括受限的無功源、受限的聯絡線傳輸功率、變壓器分接頭的變化等。通過對受控變量的敏感度指標進行排序，得出與電壓下降密切相關的無功源、聯絡線等強相關變量集，同時得出電壓下降最大的節點集稱為弱節點集。

靈敏度分析方法可以應用于電壓穩定的在線監控，其中強相關變量集說明了當前系統中影響電壓穩定的關鍵因素，如哪些發電機的停運、聯絡線的檢修對電壓穩定至關重要。而弱節點集說明了哪些區域是電壓不穩定，系統最可能首先在這些區域內失穩，要對這些弱節點進行監控，同時考慮增加對這些節點的無功補償。

(3)潮流多解法

潮流解的非唯一性的提法首先在1975年由KLOS和KERNER發表的專著《thenon-uniquenessofloadflowsolution》中提出，文中提出潮流的解往往是成對出現的，解的個數隨著負荷水平的加重而減少，當系統接近極限運行狀態時，將只存在兩個解。在所有這些解中，只有一個解是和電力系統的實際運行狀態相對應的，稱為"可運行"的解。其余的解對應于電力系統的不穩定運行點，在電壓穩定分析中，這些不穩定的解叫做"低電壓解"。但是也有文獻指出，在重負荷情況下，潮流方程的解由高電壓解轉移到低電壓解這一跳躍現象，并未在動態仿真中出現過，更不曾在實際運行狀態中觀察到，潮流多解僅僅是潮流方程非線性的數學結果，各解穩定與否不取決于解的本身，而取決于電力系統各元件的動態特性，例如如果考慮負荷等元件的動態特性而認為是恒阻抗負荷時，高、低電壓解將都是穩定的解。

目前潮流多解研究的主要意義在于為計算系統的極限運行狀態提供一種簡單方法，多解的個數及多解之間的距離是反映系統接近極限運行狀態的指標。