基于广域量测系统的电压稳定在线监测方法技术方案

一种基于广域量测系统的电压稳定在线监测方法，其特点是:包括定义电压稳定指标、完善电压稳定指标、处理负荷与发电机共线节点和构建电压稳定在线监测的基本框架及处理流程等步骤。可准确识别出系统中电压薄弱节点，具有较强的鲁棒性。采用发电机内电势扩展的方法处理发电机负荷共线节点，有效计及了共线节点上的发电机、负荷其系统对电压稳定的影响，避免了传统处理方法不考虑共线节点中负荷节点功率注入的不足，具有模型精度高、计算误差小。综合了广域量测信息的实时、准确性和EMS网络拓扑信息可靠和稳定性，只需采集一次系统的相量量测信息即可得出系统电压稳定信息，避免多次采集造成的辨识参数漂移问题，提高了电压稳定在线监测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，其特点是:包括定义电压稳定指标、完善电压稳定指标、处理负荷与发电机共线节点和构建电压稳定在线监测的基本框架及处理流程等步骤。可准确识别出系统中电压薄弱节点，具有较强的鲁棒性。采用发电机内电势扩展的方法处理发电机负荷共线节点，有效计及了共线节点上的发电机、负荷其系统对电压稳定的影响，避免了传统处理方法不考虑共线节点中负荷节点功率注入的不足，具有模型精度高、计算误差小。综合了广域量测信息的实时、准确性和EMS网络拓扑信息可靠和稳定性，只需采集一次系统的相量量测信息即可得出系统电压稳定信息，避免多次采集造成的辨识参数漂移问题，提高了电压稳定在线监测的准确度。【专利说明】
本专利技术属电力系统及其自动化领域，更准确地说本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着电力工业快速发展、受端系统规模不断扩大，特别是用电负荷迅猛增长、最高用电负荷占比逐步增加，而受端系统电源建设不足，大量电能需远距离输送，迫使受端系统对区域外电力依赖度不断增加，电网安全稳定运行主要矛盾由功角稳定问题转化为电压稳定问题。受环境和建设成本等因素制约，我国电网结构相对薄弱，电力系统常运行在重载工况下，电压稳定问题越来越被研究、运行人员关注。与功角稳定问题相比，在不同时间尺度下，各元件动态特性对系统电压失稳过程的发生、发展影响各不相同，使得电压失稳亦表现出不同的事故特征，进而导致系统电压稳定问题极其复杂，因此，准确理解电压稳定本质、正确建立电压稳定研究数学模型、寻求合理的电压稳定安全指标、设计有效的电压稳定预防控制策略对研究电力系统的电压稳定性具有重要意义。目前，电压稳定的研究主要侧重于电压失稳机理的探究和电压稳定指标的寻求。就物理本质而言，系统电压失稳是一个动态过程，在研究过程中需计及各元件的动态特性，但其研究工作极为繁杂、困难，迄今为止，学术界对电压动态失稳机理的认识仍不能统一，其理论体系尚未建立。因而在分析系统电压稳定和寻找电压稳定监控指标时多采用静态的方法，基于静态方法的电压稳定理论已十分成熟，在此基础上提出的系统电压稳定指标如电压灵敏度指标、负荷裕度指标、雅可比矩阵最小奇异值指标可有效判断系统中各节点的电压稳定性，但在计算过程中均需跟踪和判断整个系统的潮流或平衡点方程Jacobian矩阵奇异性，涉及高维矩阵求逆，计算量大，且随系统节点数目增多，计算时间大幅增加，难以在线实际应用。相较于功角稳定的全局性，电压稳定具有局部性特征，可借助WAMS的局部相量量测信息来分析、研究系统的电压稳定性。基于WAMS的局部相量量测信息在线监测系统电压稳定的方法主要分为基于支路量测信息的电压稳定在线监测和基于节点量测信息的电压稳定在线监测两类。I)基于支路量测信息的系统电压稳定在线监测假定在某一时间断面下，系统的支路可视为一个给负荷供电的无穷大电源，当系统电压临界稳定时，支路功率到达极限，该方法只需搜索系统关键支路，避免戴维南参数辨识和跟踪，但该方法仅在特殊情形下才有效，且理论基础薄弱。2)基于节点量测信息的系统电压稳定在线监测的理论基础是，当系统电压临界稳定时，负荷节点消耗的功率最大，此时负荷节点阻抗模值与其戴维南等值阻抗模值相等，该方法理论基础坚实，但在进行戴维南等值过程中存在等值参数漂移的问题，计算误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是:借助广域量测信息的基础上，提出一种在线监测系统电压稳定的方法。针对网络中存在发电机和负荷共线的混合节点，将该节点分裂为扩展的发电机内电势节点和电压可控的负荷节点，有效计及发电机、负荷共线节点中发电机及负荷对电压稳定指标的共同作用，提高了模型在线监测的精度。本专利技术的目的是由以下技术方案来实现的:一种，其特征在于，包括下列步骤:I)定义电压稳定指标:根据电压稳定指标判断简单电力系统的稳定性；2)完善电压稳定指标:通过戴维南等值计算，推导得出适用于多机多负荷系统的电压稳定指标;3)处理负荷与发电机共线节点:针对电网中某些混合节点同时存在发电机和负荷的情况，借鉴BPA、PSS/E等仿真软件处理电压可控节点的方法，将负荷与发电机共线的混合节点分裂为发电机内电势节点和电压可控负荷节点，计及混合节点中负荷和发电机对指标的作用；4)构建电压稳定在线监测的基本框架及处理流程:结合广域测量系统架构体系，对子站实时监测的包括电力网络的元件开断、OLTC分接头调节拓扑结构变化信息、发电机和FACTS电压控制设备的无功越限信息、电容器/电抗器投切信息及母线电压相量、电流相量电气信息通过高速广域通信网络上传至区域调度控制中心的主站系统中，主站系统对上传信息分类处理，形成新的负荷节点间的阻抗矩阵和负荷发电机节点间的阻抗矩阵，并实时监测系统网络的信息转换，计算出各节点的电压稳定指标值，最后确定系统的电压稳定指标值。 所述步骤(1)的电压稳定指标是在简单电力系统功率传输模型中，确定电压源端电压Us Z Θ s、负荷侧端电压UtZ 0t以及支路导纳Yst=Gst+jBst= I Yst I Z 和支路对地导纳^0=Υ?)=.?Β3(ι=」Βω，根据节点电压定律得到方程的公式(I);进一步推导的公式(2);将公式(2)的实部、虚部分开，得到公式(3);根据三角函数cos Θ St2+sin Θ st2=l，得到负荷节点电压Ut公式(4);进一步令r=Ust21 Ytt/S I /2+cos □ st，将r代入公式(4)推导得到公式(5);进一步分析得出整个PV曲线上r随Ut变化趋势，在PV曲线上半支，r随节点电压Ut的减小而减小，在PV曲线鼻子点处Nose Point, NP，r取到其最小值r=l PV曲线下半支，r随节点电压Ut的减小而增大，结合实际系统都运行于高电压、小电流的PV曲线上半支这一特点可知，利用r值可有效反映系统电压稳定情况，当r值越远离于I时，系统电压稳定性越好，当r值越接近于I时，系统电压稳定性越差，当r值等于I时，系统电压临界稳定，因此定义系统电压稳定指标Voltage Stability Index, VSI Ivsi,公式(6)，【权利要求】1.一种，其特征在于，包括下列步骤: O定义电压稳定指标:根据电压稳定指标判断简单电力系统的稳定性； 2)完善电压稳定指标:通过戴维南等值计算，推导得出适用于多机多负荷系统的电压稳定指标； 3)处理负荷与发电机共线节点:针对电网中某些混合节点同时存在发电机和负荷的情况，借鉴BPA、PSS/E等仿真软件处理电压可控节点的方法，将负荷与发电机共线的混合节点分裂为发电机内电势节点和电压可控负荷节点，计及混合节点中负荷和发电机对指标的作用； 4)构建电压稳定在线监测的基本框架及处理流程:结合广域测量系统架构体系，对子站实时监测的包括电力网络的元件开断、OLTC分接头调节拓扑结构变化信息、发电机和FACTS电压控制设备的无功越限信息、电容器/电抗器投切信息及母线电压相量、电流相量电气信息通过高速广域通信网络上传至区域调度控制中心的主站系统中，主站系统对上传信息分类处理，形成新的负荷节点间的阻抗矩阵和负荷发电机节点间的阻抗矩阵，并实时监测系统网络的信息转换，计算出各节点的电压稳定指标值，最后确定系统的电压稳定指标值。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤(1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈厚合，李国庆，姜涛，李筱婧，王振浩，王鹤，王利猛，辛业春，于娜，殷琦，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：