[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

本發明提出一種電力系統電壓控制的動態分區方法，屬于電力系統暫態安全評估和控制領域。該方法獲取預想故障集中各故障下的電壓時序軌跡，得到各故障下每個220kV及以上電壓等級的母線節點暫態電壓穩定性指標TVSI；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，計算該故障作用域里母線節點間的歐式距離矩陣，并對每個故障作用域里的母線節點聚類，得到每個故障的代表母線節點集；通過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得到該故障的代表無功源集合；代表母線節點集和代表無功源集合構成該故障下的動態分區結果。本發明可以快速完成電力系統的動態無功儲備優化，保證電力系統的正常安全運行狀態。

技術領域

本發明屬于電力系統暫態電壓安全評估及控制領域，提出一種電力系統電壓控制的動態分區方法。

背景技術

近年來，我國形成了以超/特高壓交直流遠距離大容量輸電為主的西電東送通道，在東部負荷中心則形成了若干個多直流落點的受端電網。隨著受端電網規模的增大，系統的動態無功儲備日顯不足，由故障所引起的暫態電壓穩定問題尤為突出。比如，一旦換流站附近發生短路故障，有可能由于電壓的跌落引起換流閥發生換相失敗，甚至引發直流閉鎖，造成大規模的功率轉移，進而危及到其它直流輸電系統的正常運行，其后果不堪設想。因此，需要在事故發生前針對這些有可能導致電壓失穩的故障采取預防控制措施。

由于實際電網的規模通常很大，直接對全網進行無功優化控制不可行。針對這個問題，有不少學者提出了電壓分區控制的思路并得到了應用，其具體做法是把整個電網劃分成若干個分區，分區內的節點電壓耦合緊密，分區之間節點電壓耦合較弱，在每個分區內各自實行電壓控制，從而實現不同分區的解耦控制。然而，由于這種分區算法僅考慮了電網的穩態信息，而在故障擾動后的暫態過程中，電網的運行狀態發生了變化，不同于穩態下的情形，因此，穩態的分區方法不一定適用于暫態電壓領域，亟需構建一種適用于暫態電壓領域的動態分區方案。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種電力系統電壓控制的動態分區方法。本發明可以快速完成電力系統的動態無功儲備優化，保證電力系統的正常安全運行狀態。

本發明提出一種電力系統電壓控制的動態分區方法，其特征在于，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；