[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

本發明公開了一種含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法及裝置，所述方法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，本發明能夠合理利用電網中發電設備、FACTS設備等可調度資源，在保證新能源電網安全穩定運行的同時促進新能源的消納，解決大規模新能源并入電網所帶來的靜態電壓安全穩定問題，有利于提升新能源電網安全穩定性。

技術領域

本發明涉及一種含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法及裝置，屬于電力系統技術領域。

背景技術

新能源電網規模和負荷需求的快速增長，電網運行的安全性受到影響。新能源間歇性和波動性的特性為電力系統穩定運行帶來了巨大的挑戰。針對解決新能源并入電網后的靜態電壓穩定問題，國內外學者已經對此進行了大量深入研究，提出了相應的靜態電壓穩定性指標。傳統靜態電壓穩定分析一般以潮流計算為基礎，尋找靜態電壓穩定臨界點，然后計算得到當前系統節點的電壓穩定裕度，常用的有連續潮流法、直接法、非線性規劃方法。上述研究均對電網的安全穩定運行起積極作用，但現有的靜態電壓穩定指標大多根據確定的模型進行設計，忽略了負荷波動、新能源發電不確定性等因素，難以充分反映當電力系統受到擾動后整體的運行狀態，限制了靜態電壓穩定指標的通用性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法及裝置，解決大規模新能源并入電網所帶來的靜態電壓安全穩定問題，提供一種含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法，提升新能源電網安全穩定性。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種含新能源電網的靜態電壓穩定性分析方法，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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：