[發明專利]一種含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法及裝置

在審

• 申請號: 202111599559.7
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114498652A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 曹帥;沈鳳杰;葛亞明;閆朝陽;錢威臣;謝麗軍;黃曲粲;王瀟煜;童亮
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國網江蘇省電力有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/06;G06F30/20;G06F113/04;G06F111/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法，其特征在于，包括：

基于預先構建的基于UPFC的靜態電壓穩定指標計算方法，計算新能源入網后的等值線路，獲取修正后的雅可比矩陣；

對修正后的雅可比矩陣進行奇異值分解，獲取等值線路雅可比矩陣奇異值的大小，用來表示新能源入網后節點靜態電壓穩定極限點的裕度，進而確定UPFC最佳安裝位置、容量與雅可比矩陣最小奇異值之間的靈敏度關系。

2.根據權利要求1所述的含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法，其特征在于：所述基于UPFC的靜態電壓穩定指標計算方法的構建，包括：

基于UPFC的補償特性以及在線路上的等效模型，使用等效功率注入法構建UPFC的數學模型；

構建UPFC等效功率注入模型以及電力系統潮流方程，將UPFC配置在線路i-j的節點i側，對配置UPFC所在線路兩端的潮流方程進行修改，其他節點潮流方程保持不變，在線路P-Q的約束條件下，構建基于UPFC的靜態電壓穩定指標計算方法。

3.根據權利要求2所述的含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法，其特征在于：所述UPFC是由兩個共用直流側電容的背對背式電壓源換流器構成，其中一個變流器等效成一個串聯電壓源U_T，通過變壓器串聯接入系統，向系統注入幅值與相角可任意調節的電壓，以此調節線路潮流；另外一個變流器通過并聯變壓器漏抗接入系統，該換流器通過并聯變壓器向系統吸收或者注入無功功率，在裝置內可等效成一個串聯電流源I_sh。

4.根據權利要求3所述的含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法，其特征在于：在線路P-Q的約束條件下，構建基于UPFC的靜態電壓穩定指標計算方法，包括：

在電力系統中，支路i節點首端電壓為U_i,末端節點電壓為U_j；R+jX是支路阻抗；B_c是對地導納；P和Q分別是支路末端的有功、無功功率，從而得到相應電壓方程：

簡化為表示，將則a₁＝(1-XB_c/2)，b₁＝R,a₂＝RB_c/2,b₂＝X,且所以有化簡后為：

式中：c₂＝2(a₁b₁+a₂b₂)；c₃＝2(a₁b₂-a₂b₁)；令得到ax²+bx+c＝0,其中a＝c₁,c＝c₄(P²+Q²)，因此:

故節點j電壓穩定的條件是U_j有實數解；系統在正常穩定運行的情況下時，U_j有兩個正實根，其中較大的根U_j是一個穩定的解，另外一個較小的根U_j是不穩定的解，當系統處于臨界穩定時兩個根達到同一個值臨界電壓此時Δ＝(b²-4ac)＝0；因此得出：

則曲線上的點為Q_cr和P_cr，設x＝Q，y＝P則有：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+F＝0

此曲線的橫縱坐標分別是系統輸電線路上的無功功率、有功功率，(x₁,y₁)是系統的運行狀態，因此電壓穩定安全裕度表示為：

令系統初始(Q₀,P₀)為(x₀,y₀)，系統臨界穩定運行功率(Q_cr,P_cr)設為(x₁,y₁)；代入方程對x求導得出：2Ax+By+Bxy'+2Cyy'+D+Ey'＝0，又由于所求(x₁,y₁)為到(x₀,y₀)的最短距離，所以化簡后為：運用Matlab求解從(x₁,y₁)得到(Q_eq,P_eq)。