[發(fā)明專利]一種面向綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算方法

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• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113656941A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李維維;唐文虎;鄭杰輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02J3/06;H02J3/16;G06F113/04;G06F119/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發(fā)明公開了一種面向綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算方法，包括：讀取系統(tǒng)參數(shù)，建立綜合能源系統(tǒng)的統(tǒng)一潮流模型；采用牛拉法計(jì)算潮流，獲取系統(tǒng)潮流態(tài)和統(tǒng)一雅克比矩陣；根據(jù)電網(wǎng)模型參數(shù)和當(dāng)前潮流態(tài)計(jì)算L指標(biāo)；根據(jù)子系統(tǒng)類型和變量類型對統(tǒng)一雅克比矩陣進(jìn)行分塊，構(gòu)造一種有關(guān)無功功率與電壓關(guān)系的降階雅克比矩陣，進(jìn)而計(jì)算降階雅克比矩陣的最小特征值指標(biāo)；對L指標(biāo)和最小特征值指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的兩個指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，得到綜合電壓穩(wěn)定性指標(biāo)。本發(fā)明綜合考慮了節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性和系統(tǒng)整體穩(wěn)定裕度，計(jì)算方法簡單，可以有效全面地評估綜合能源系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，為系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性監(jiān)測與控制提供指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種面向綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著能源枯竭和環(huán)境污染的日益加重，多種新的能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式不斷涌現(xiàn)。近年來，關(guān)于集成電、氣、熱等多種能源載體的綜合能源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)成為能源革命的新熱點(diǎn)。目前，國內(nèi)外學(xué)者對綜合能源系統(tǒng)的研究主要集中在建模、規(guī)劃、運(yùn)行優(yōu)化等方面，對穩(wěn)定性方面的研究較少。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，電、氣、熱、冷等的多種負(fù)荷的需求急劇增加，給綜合能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了巨大壓力。因此，對綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析以及定量評估系統(tǒng)與臨界狀態(tài)的距離對于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

電力系統(tǒng)作為綜合能源系統(tǒng)的關(guān)鍵能源網(wǎng)絡(luò)，與天然氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)等有著緊密聯(lián)系，通過耦合元件實(shí)現(xiàn)能源網(wǎng)絡(luò)的連接，在實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)和優(yōu)化的同時也加劇了安全問題。天然氣系統(tǒng)或熱力系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的源或負(fù)荷，對電力系統(tǒng)的潮流分布會產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而不同程度地影響電壓穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，常用于評估靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)有負(fù)荷裕度指標(biāo)、靈敏度指標(biāo)、雅克比矩陣的特征值或奇異值、L指標(biāo)等。其中，負(fù)荷裕度指標(biāo)的計(jì)算較為麻煩，需要指定負(fù)荷的增長方式；靈敏度指標(biāo)是通過微分關(guān)系來反映電壓穩(wěn)定性，只能評估兩個變量間的影響關(guān)系；基于雅克比矩陣的特征值或奇異值的指標(biāo)只能定量評估系統(tǒng)最弱模式，無法反映節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性；L指標(biāo)反映的是系統(tǒng)中各個節(jié)點(diǎn)的電壓情況，評估的結(jié)果較為保守。因此，采用傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的準(zhǔn)確評估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提出了一種面向綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算方法，該方法同時考慮了各節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性和系統(tǒng)整體電壓穩(wěn)定裕度，可以通過對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的全面評估來準(zhǔn)確反映綜合能源系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行情況，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種面向綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算方法，包括以下步驟：

S1、讀取綜合能源系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，建立系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型，進(jìn)而建立統(tǒng)一潮流模型；

S2、基于建立的統(tǒng)一潮流模型，采用牛頓拉夫遜法和牛頓下山法進(jìn)行潮流計(jì)算，獲取系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)的潮流態(tài)和統(tǒng)一雅克比矩陣；

S3、基于所獲取的潮流態(tài)，結(jié)合電網(wǎng)模型參數(shù)計(jì)算L指標(biāo)；基于所獲取的統(tǒng)一雅克比矩陣，根據(jù)子系統(tǒng)類型和變量類型對其進(jìn)行分塊，構(gòu)造一種關(guān)于無功功率與電壓關(guān)系的降階雅克比矩陣，進(jìn)而計(jì)算基于降階雅克比矩陣的最小特征值指標(biāo)；

S4、對L指標(biāo)和降階雅克比矩陣的最小特征值指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；

S5、對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的兩個獨(dú)立指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，得到綜合能源系統(tǒng)的綜合電壓穩(wěn)定性指標(biāo)。

進(jìn)一步，在步驟S1中，綜合能源系統(tǒng)考慮的耦合元件是燃?xì)廨啓C(jī)和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(CHP)，其中燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行模式為以電定氣，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(CHP)有以電定熱和以熱定電兩種運(yùn)行模式；綜合能源系統(tǒng)的統(tǒng)一潮流模型能夠表示為一組非線性方程組ΔF(X)：

ΔF(X)＝0