一种受端系统暂态电压稳定性判别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种受端系统暂态电压稳定性判别方法及系统。在暂态电压稳定性判据方面，利用暂态电压低于某一阈值、且持续一定时间的暂态电压稳定性判断方法无法量化评估暂态电压稳定裕度，难以有效应用于电力系统暂态电压稳定性控制。本发明专利技术的方法采用的技术方案为：首先由PMU装置获取母线的暂态电压稳定数据，并利用差分方程对电压曲线进行分段；之后，结合现有暂态电压实用判据，根据电压跌落程度的不同赋予相应的权重；进一步地，利用加权积分的方法量化跌落积累量；最后，构建评估指标并形成完整的判别方法。本发明专利技术可对暂态时间尺度内的母线及电力系统的暂态电压稳定性进行量化评价，从而有助于实现更为有效的电力系统电压稳定保护控制。电压稳定保护控制。电压稳定保护控制。

【技术实现步骤摘要】
一种受端系统暂态电压稳定性判别方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统运行控制领域，尤其是一种基于摆动特征量的受端系统暂态电压稳定性判别方法及系统。

技术介绍

[0002]随着远距离跨区直流输电规模持续增长，我国电力系统“强直弱交”特征突出，而直流功率的大量馈入，使得受端系统动态无功电源减小，电压支撑能力减弱；另一方面，馈入的直流功率相当于替换了等容量的同步发电机，使得电力系统转动惯量大大减小，抗干扰能力减弱。此外，系统在大扰动后低电压状态下，直流换流器与感应电动机负荷的动态响应特性将消耗大量的无功功率，系统无功不足问题严重，从而导致受端系统的暂态电压稳定问题突出。
[0003]目前，电力系统暂态电压稳定性的分析方法主要包括时域仿真分析、能量函数法、分岔分析法等。利用微分代数方程模型描述的时域仿真法是研究暂态电压稳定性最有效的方法。其中机电暂态仿真采用准稳态模型，仿真速度快但精度低；电磁暂态仿真相对精确，但其仿真规模不大，不利于在线应用。能量函数法可利用能量函数直接估计暂态电压稳定性，但其能量函数构造和临界能量的确定困难；同时，电压失稳现象可以解释为系统参数变化导致系统结构稳定性或平衡点特性变化，因而可采用分岔理论分析。
[0004]在暂态电压稳定性判据方面，工程实际中，利用暂态电压低于某一阈值、且持续一定时间的暂态电压稳定性判断方法在国内外得到较为广泛的应用，但其无法量化评估暂态电压稳定裕度，难以有效应用于电力系统暂态电压稳定性控制。
[0005]因此，亟需研究一种可以量化评价电力系统暂态电压稳定程度的判别方法或系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可以量化评价暂态电压稳定程度的判别方法及系统，其首先由PMU(广域同步相量测量单元)装置获取母线的暂态电压稳定数据，并利用差分方程对电压曲线进行分段；之后，结合现有暂态电压实用判据，根据电压跌落程度的不同赋予相应的权重；进一步地，利用加权积分的方法量化跌落积累量；最后，构建评估指标并形成完整的判别方法。
[0007]为此，本专利技术采用的一种技术方案为：一种受端系统暂态电压稳定性判别方法，其包括：
[0008]步骤1：由PMU装置获取母线的暂态电压数据，并通过电压数据的一阶差分，划分暂态电压数据的单摆动的时间范围；
[0009]步骤2：根据电网的电压稳定要求，选定各电压设定值以及相应的最大可接受持续时间，并根据电压设定值划分电压区间；
[0010]步骤3：基于各电压设定值处的边界稳定条件，计算各电压区间内的权重值大小，
构建二元表；
[0011]步骤4：按照步骤1中获取的各个摆动的时间范围，基于步骤3中获取的权重值，根据指标公式计算单摆动的暂态电压稳定裕度评估指标数值；
[0012]步骤5：取各个单摆动的暂态电压稳定裕度评估指标数值的最小值作为关键母线的暂态电压稳定裕度评估指标值，并据此判断该关键母线的暂态电压稳定性；
[0013]步骤6：计算受端系统中所有关键母线的暂态电压稳定裕度评估指标值，取最小值作为全受端系统的暂态电压稳定性裕度，并据此判断受端系统的暂态电压稳定性。
[0014]本专利技术根据目标系统(即受端系统)的电压稳定性要求以及关键母线类型，给出常用的电压设定值及相应的最大可承受持续时间，根据情况作灵活调整参数值；另外，求得受端系统中全部关键母线的暂态电压稳定裕度评估指标值后，取最小值判断目标系统的暂态电压稳定性。
[0015]进一步地，所述步骤1中，首先获取PMU的暂态电压稳定数据，基于电压数据的一阶差分，划分电压曲线每一摆的分界点，当电压曲线的差分由正变负时，即作为分界点。
[0016]进一步地，所述步骤2中，根据电网的电压稳定要求，并依据关键母线的类型，选定电压设定值V
cr
以及相应的最大可接受持续时间T
cr
。
[0017]进一步地，所述步骤3中，基于各电压设定值V
cr
处的边界稳定条件，计算对应电压区间内的权重值；
[0018]各电压区间内的权重值的计算公式如下：
[0019][0020]其中，K1,K2,
…
,K
n
为待求解的各电压区间权重系数，X
N
与X
cr.n
即为V
N
与V
cr.n
，即关键母线的额定电压与电压设定值，T
cr.n
为与V
cr.n
对应的最大可接受持续时间。
[0021]进一步地，所述步骤4中，按照步骤1中获取的各个摆动的时间范围，基于步骤3中获取的权重值，计算关键母线第i摆的暂态电压稳定裕度评估指标其计算公式为：
[0022][0023]其中，t为故障清除系统电压恢复瞬间时刻，作为积分计算的起点；n为暂态电压稳定总的时刻数目；i为电压曲线的“摆数”，V
iN
为额定电压参考值，根据不同的稳定要求设置不同数值；V
i
(t)表示某节点第i摆t时刻的正序电压幅值；t
k
表示电压下降过程中的第k个时刻；t
′
k
表示电压上升过程中的第k个时刻；
[0024]步骤5中，取各个单摆动的暂态电压稳定裕度评估指标数值的最小值作为该关键母线的暂态电压稳定裕度，即
[0025]η
V
＝min(η
Vi
)
ꢀꢀ
(3)
[0026]根据计算出的η
V
符号的正负，判断该关键母线的暂态电压稳定性，若η
V
<0则说明该关键母线已发生暂态电压失稳。
[0027]进一步地，所述步骤5中获取的指标标幺化，即可比较同一故障下不同母线或者不
同故障下相同母线的电压稳定裕度，比较不同故障对受端系统的影响程度。
[0028]进一步地，所述步骤6中，计算所有关键母线的暂态电压稳定裕度评估指标，以最小值作为某一故障下受端系统整体的暂态电压跌落稳定性裕度，当η
V
>0则认为受端系统暂态电压稳定。
[0029]本专利技术采用的另一种技术方案为：一种受端系统暂态电压稳定性判别系统，其包括：
[0030]暂态电压数据范围划分单元：由PMU装置获取母线的暂态电压稳定数据，并通过数据的一阶差分，划分暂态电压数据的单摆动的时间范围；
[0031]电压区间划分单元：根据电网的电压稳定要求，选定各电压设定值以及相应的最大可接受持续时间，并根据电压设定值划分电压区间；
[0032]权重值计算单元：基于各电压设定值处的边界稳定条件，计算各电压区间内的权重值大小，构建二元表；
[0033]暂态电压稳定裕度评估指标计算单元：按照暂态电压数据范围划分单元所得的各个单摆的时间范围，基于权重值计算单元获取的权重值，根据指标公式计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受端系统暂态电压稳定性判别方法，其特征在于，包括：步骤1：由PMU装置获取母线的暂态电压数据，并通过电压数据的一阶差分，划分暂态电压数据的单摆动的时间范围；步骤2：根据电网的电压稳定要求，选定各电压设定值以及相应的最大可接受持续时间，并根据电压设定值划分电压区间；步骤3：基于各电压设定值处的边界稳定条件，计算各电压区间内的权重值大小，构建二元表；步骤4：按照步骤1中获取的各个摆动的时间范围，基于步骤3中获取的权重值，根据指标公式计算各个单摆动的暂态电压稳定裕度评估指标数值；步骤5：取各个单摆动的暂态电压稳定裕度评估指标数值的最小值作为关键母线的暂态电压稳定裕度评估指标值，并据此判断该关键母线的暂态电压稳定性；步骤6：计算受端系统中所有关键母线的暂态电压稳定裕度评估指标值，取最小值作为全受端系统的暂态电压稳定性裕度，并据此判断受端系统的暂态电压稳定性。2.根据权利要求1所述的受端系统暂态电压稳定性判别方法，其特征在于，所述步骤1中，首先由PMU装置获取母线的暂态电压数据，基于电压数据的的一阶差分，划分电压曲线每一摆的分界点，当电压曲线的差分由正变负时，即作为分界点。3.根据权利要求1所述的受端系统暂态电压稳定性判别方法，其特征在于，所述步骤2中，根据电网的电压稳定要求，并依据关键母线的类型，选定电压设定值V
cr
以及相应的最大可接受持续时间T
cr
。4.根据权利要求1所述的受端系统暂态电压稳定性判别方法，其特征在于，所述步骤3中，基于各电压设定值V
cr
处的边界稳定条件，计算对应电压区间内的权重值；各电压区间内的权重值的计算公式如下：其中，K1,K2,
…
,K
n
为待求解的各电压区间权重系数，X
N
与X
cr.n
即为V
N
与V
cr.n
，即关键母线的额定电压与电压设定值，T
cr.n
为与V
cr.n
对应的最大可接受持续时间。5.根据权利要求4所述的受端系统暂态电压稳定性判别方法，其特征在于，所述步骤4中，按照步骤1中获取的各个摆动的时间范围，基于步骤3中获取的权重值，计算关键母线第i摆的暂态电压稳定裕度评估指标其计算公式为：其中，t为故障清除系统电压恢复瞬间时刻，作为积分计算的起点；n为暂态电压稳定总的时刻数目；i为电压曲线的“摆数”，V
iN
为额定电压参考值，根据不同的稳定要求设置不同数值；V
i
(t)表示某节点第i摆t时刻的正序电压幅值；t
k
表示电压下降过程中的第k个时刻；t
′
k
表示电压上升过程中的第k个时刻；步骤5中，取各个单摆动的暂态电压稳定裕度评估指标数值的最小值作为该关键母线
的暂态电压稳定裕度，即η
V
＝min(η
Vi
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)根据计算出的η
V
符号的正负，判断该关键母线的暂态电压稳定性，若η
V
<0则说明该关键母线已发生暂态电压失稳。6.根据权利要求1所述的受端系统暂态电压稳定性判别方法，其特征在于，所述步骤5中获取的指标标幺化，即可比较同一故障下不同母线或者不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊鸿韬，孔贺，薛安成，杨滢，张建承，华文，楼伯良，孙维真，倪秋龙，王龙飞，林进钿，张博雄，
申请(专利权)人：华北电力大学国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：