[發明專利]一種電力系統電壓控制的動態分區方法

有效

• 申請號: 202010023318.7
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111162541B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 王彬;郭慶來;葛懷暢;孫宏斌;林銀鴻;齊子杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種電力系統電壓控制的動態分區方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)構建預想故障集，對預想故障集中所有故障進行暫態仿真，得到預想故障集中各故障下的電壓時序軌跡；

(2)計算預想故障集中各故障下電力系統中每個220kV及以上電壓等級的母線節點暫態電壓穩定性指標TVSI；

其中，每個母線節點的暫態電壓穩定性指標的計算表達式如下：

TVSI₂＝|V_s-V₀|×(T_s-T_cut)

其中，TVSI₁表示母線節點暫態電壓穩定性指標的第一個分量，v(t)表示t時刻母線節點電壓，t₀表示v(t)第一次跌落到安全閾值V_th以下的時刻，T_end表示v(t)第一次恢復到安全閾值V_th以上的時刻；

TVSI₂表示母線節點暫態電壓穩定性指標的第二個分量，V₀、V_S分別表示母線節點電壓的初始值以及穩態值，T_cut、T_s分別表示故障切除時刻以及故障后進入穩態的時刻；TVSI_th1、TVSI_th2分別表示第一個分量的安全閾值和第二個分量的安全閾值；k₁、k₂分別為第一個分量的權重系數和第二個分量的權重系數；

(3)劃分各故障下TVSI指標值大于1的母線節點作為該故障的作用域：

其中，表示故障Flt_i的作用域，表示電力系統中220kV及以上電壓等級的母線節點集合，Bus_j表示中的元素，表示故障Flt_i下母線Bus_j的暫態電壓穩定性指標；

(4)根據每個故障下該故障作用域里每個母線節點的暫態電壓波形，計算該故障作用域里兩兩母線節點之間的歐氏距離，得到該故障作用域里母線節點之間的歐式距離矩陣；

對每個故障，計算表達式如下：

其中，n代表該故障作用域的母線節點數，M_dis表示該故障下母線節點之間的歐氏距離矩陣，d(i,j)表示該故障下母線節點i與母線節點j之間的歐氏距離，v_i(t)、v_j(t)分別表示該故障下母線節點i與母線節點j的電壓時序軌跡，N_t為電壓時序軌跡的數據點數量；

(5)采用凝聚的層次聚類算法對每個故障作用域里的母線節點聚類，得到每個故障作用域里的母線節點聚類結果；具體步驟如下：

(5-1)對任一故障作用域，令當前迭代次數k＝1，將該故障作用域里每個母線節點分別作為一個分類得到當前分類結果，則當前分類數量N^k＝n；

(5-2)從當前分類結果的任意兩個分類A^k,B^k中各任意取一個母線節點a、b，計算當前迭代次數下該兩點間的歐式距離d^k(a,b)，則當前分類結果中類A^k與類B^k之間的距離為

得到當前分類結果對應的分類距離矩陣

(5-3)根據步驟(5-2)的結果，在中找出距離最近的兩個分類，判斷該兩個分類間的距離是否小于設置的合并距離的閾值：如果是，則進入步驟(5-4)；否則進入步驟(5-5)；

(5-4)將中距離最近的兩個分類進行合并，令N^k＝N^k-1，k＝k+1，然后重新返回步驟(5-2)；

(5-5)聚類完成，得到每個故障作用域里的母線節點聚類結果；

(6)利用步驟(5)的結果，在每個故障下，選出每一母線節點聚類中TVSI指標數值最大的一個母線節點作為該故障的一個代表母線節點，該故障下所有的代表母線節點組成該故障的代表母線節點集：

其中，表示故障Flt_i的代表母線節點集，表示故障Flt_i作用域里第k類母線節點集合，Bus_i為中的元素，表示故障Flt_i作用下母線節點Bus_i的暫態電壓穩定性指標；

(7)采用參數攝動法，計算各故障作用域里各無功源對于代表母線節點集的軌跡靈敏度矩陣，判斷矩陣每一行中是否存在數值大于靈敏度閾值的元素：如果存在，則將該行對應的無功源作為該故障對應的動態無功儲備優化的手段；所有該故障對應的動態無功儲備優化的手段組成該故障的代表無功源集合；

對每個故障，計算方法如下：

其中，q表示該故障下代表母線集的母線數量，p表示該故障作用域里的無功源數量，M_tsi表示在該故障作用域里各無功源對于代表母線節點集的軌跡靈敏度矩陣，ΔV_j表示在該故障下無功源出力改變前后的代表母線節點j的平均電壓變化量，分別表示該故障下無功源出力改變后和改變前的母線節點j的電壓軌跡，t₁、t₂為積分區間，ΔQ_i為該故障下第i個無功源無功出力的改變量，TSI_ij為該故障下無功源i對母線節點j的軌跡靈敏度；

(8)步驟(6)得到的各故障下的代表母線節點集和步驟(7)得到的每個故障的代表無功源集合，構成每個故障的動態分區。