[發(fā)明專利]一種基于功率梯度分量的電壓穩(wěn)定性檢測方法

在審

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• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107238772A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛維春;許韋華;王磊
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司;國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運行及其分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于功率梯度分量來檢測電壓穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)

19世紀(jì)70、80年代法國、瑞典、日本等國家相繼發(fā)生電壓崩潰性事故這些以電壓崩潰特征的電網(wǎng)瓦解事故每次均帶來巨大的經(jīng)濟損失，同時也引起了社會的極大混亂。電壓穩(wěn)定問題已經(jīng)成為國際工學(xué)界關(guān)注的焦點。電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性問題經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)有很大進步，早期人們簡單地將電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)問題看作系統(tǒng)過載引起，從而將其視為靜態(tài)問題或者認(rèn)為系統(tǒng)動態(tài)對電壓穩(wěn)定的影響很慢。但是電力系統(tǒng)本質(zhì)上是一個非線性動力學(xué)系統(tǒng)，電壓失穩(wěn)究其實質(zhì)是系統(tǒng)的動態(tài)行為，涉及到了各種元件的動態(tài)特性。因此，電壓穩(wěn)定問題可分為靜態(tài)電壓穩(wěn)定性與動態(tài)電壓穩(wěn)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(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效工具。電壓穩(wěn)定的改變實質(zhì)是一種從穩(wěn)態(tài)走向分岔的過程，其外在表現(xiàn)為電壓幅值的振蕩失穩(wěn)或瞬間大幅度跌落。目前，對于靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，學(xué)者們提出了各種指標(biāo)及其方法來評估系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。但是對于動態(tài)電壓穩(wěn)定性問題，由于各種元件動態(tài)模型的建立和其相互影響的復(fù)雜性及其所導(dǎo)致的求解過程中的多維數(shù)問題，動態(tài)電壓穩(wěn)定性還有待進行進一步的研究。

電壓穩(wěn)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(tǒng)基態(tài)潮流計算結(jié)果，逐步增加系統(tǒng)負(fù)荷，求出系統(tǒng)各運行點，利用負(fù)荷特性，從而得到反映負(fù)荷實際吸收功率與節(jié)點電壓關(guān)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(rèn)為是電壓穩(wěn)定的分界點，拐點右側(cè)高電壓區(qū)，被認(rèn)為是電壓穩(wěn)定點，拐點左側(cè)低電壓區(qū)被認(rèn)為是電壓不穩(wěn)定點。當(dāng)前系統(tǒng)運行點距離拐點的距離遠近反映了系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度。然而，在考慮了系統(tǒng)元件的特性后，這一判據(jù)的正確與否值得進一步研究，而且負(fù)荷電壓靜特性、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)增益對于電壓穩(wěn)定極限點的影響巨大。在某些情況下，系統(tǒng)有可能在P-V曲線的右側(cè)高電壓區(qū)就已失穩(wěn)，也有可能直到P-V曲線的左側(cè)低電壓區(qū)仍能保持電壓穩(wěn)定。利用P-V曲線拐點判斷電壓穩(wěn)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(tài)潮流計算結(jié)果，通過增加有功、無功負(fù)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(lián)絡(luò)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(biāo)進行排序，得出與電壓下降密切相關(guān)的無功源、聯(lián)絡(luò)線等強相關(guān)變量集，同時得出電壓下降最大的節(jié)點集稱為弱節(jié)點集。

靈敏度分析方法可以應(yīng)用于電壓穩(wěn)定的在線監(jiān)控，其中強相關(guān)變量集說明了當(dāng)前系統(tǒng)中影響電壓穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，如哪些發(fā)電機的停運、聯(lián)絡(luò)線的檢修對電壓穩(wěn)定至關(guān)重要。而弱節(jié)點集說明了哪些區(qū)域是電壓不穩(wěn)定，系統(tǒng)最可能首先在這些區(qū)域內(nèi)失穩(wěn)，要對這些弱節(jié)點進行監(jiān)控，同時考慮增加對這些節(jié)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(fā)表的專著《thenon-uniquenessofloadflowsolution》中提出，文中提出潮流的解往往是成對出現(xiàn)的，解的個數(shù)隨著負(fù)荷水平的加重而減少，當(dāng)系統(tǒng)接近極限運行狀態(tài)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(tǒng)的實際運行狀態(tài)相對應(yīng)的，稱為"可運行"的解。其余的解對應(yīng)于電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定運行點，在電壓穩(wěn)定分析中，這些不穩(wěn)定的解叫做"低電壓解"。但是也有文獻指出，在重負(fù)荷情況下，潮流方程的解由高電壓解轉(zhuǎn)移到低電壓解這一跳躍現(xiàn)象，并未在動態(tài)仿真中出現(xiàn)過，更不曾在實際運行狀態(tài)中觀察到，潮流多解僅僅是潮流方程非線性的數(shù)學(xué)結(jié)果，各解穩(wěn)定與否不取決于解的本身，而取決于電力系統(tǒng)各元件的動態(tài)特性，例如如果考慮負(fù)荷等元件的動態(tài)特性而認(rèn)為是恒阻抗負(fù)荷時，高、低電壓解將都是穩(wěn)定的解。

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