[发明专利]一种电压稳定性实时评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压稳定性实时评估方法，属于电力系统分析与控制、电力系统电压稳定性实时分析与控制领域。

背景技术

电压崩溃事故可能发生在主网或局部地区电网中，具有突发性和隐蔽性，在形成初期往往难以明显觉察，这就需要对电力系统运行状态进行实时连续监测，同时要具有对数据的快速处理功能和系统电压稳定的快速判断功能，以便及时发现问题。近年来受到广泛关注的WAMS(Wide Area Measurements System，广域测量系统)系统可以在同一参考时间框架下捕捉到大规模互联电力系统各地点的实时稳态和动态信息，并且具有较高的准确性，为实现大规模互联电力系统运行状态实时连续监测提供了新的视角和条件。为防止发生电压崩溃事故，调度运行人员最为关心的问题是：当前电力系统运行状态离崩溃点还有多远或稳定裕度还有多大。因此，基于广域测量系统的电压稳定指标的确定成为电压稳定动态实时监测分析的主要功能之一。

要准确评估电压稳定性，就必须有一个性能良好的电压稳定评估指标。具有高的准确度，这是对电压稳定评估指标的基本要求。作为实时监测的电压稳定评估指标，还必须计算快速和具有良好的线性性。国内外很多电力工作者对电压稳定评估指标进行了研究，抓住电压失稳的不同特征提出了很多形式各样的电压稳定评估指标。

(1)灵敏度指标：它以潮流方程为基础，利用系统中某些物理量的变化关系，即它们之间的微分关系来研究系统的电压稳定性。该指标需要全网大量的数据，甚至包括部分动态元件参数，因此难以用于电压稳定实时监测。

(2)特征值/奇异值指标：该指标通过雅可比矩阵是否奇异来判断系统电压是否稳定。雅可比矩阵的形成需要全网的网络参数，同时，对雅克比矩阵进行特征值分析/奇异值分析需要大量的计算，而且通常在临界点处，奇异值和特征值有非常陡的快速下降的过程。可见该指标计算速度慢、线性性差。

(3)裕度指标：从系统给定运行状态出发，按照某种模式，通过负荷增长或传输功率的增长逐步逼近电压崩溃点，则系统当前运行点到电压崩溃点的距离可作为电压稳定程度的指标，称之为裕度指标。裕度指标主要优点有：直观地量度当前运行点的电压稳定程度、良好的线性性、可以考虑多种限制因素等。但是，该指标的计算量很大，很难满足实时监测的要求。

本发明提出了一种可用于实时监测的电压稳定评估指标——线路潮流指标，该指标依据线路潮流是否有实数解来判断电压稳定与否，同时结构简单，物理意义明确，计算速度快，准确度高，线性性好，适用于电网状态完全可观的广域测量系统电压稳定实时监测。在此基础上，发明了基于线路潮流指标的电压稳定性实时评估方法。该方法计算简单、能快速评估电网的电压稳定性。通过送端母线电压恒定系统、送端母线电压变化系统、IEEE9节点系统分别在负荷恒功率因数增长、负荷恒有功功率增长、负荷恒无功功率增长多种负荷增长方式下的仿真测试，验证了该指标具有良好的计算速度、准确度和线性性，同时也验证了基于线路潮流指标的电压稳定性实时评估方法的可行性和有效性。

发明内容

本发明以单条线路潮流是否有实数解作为受端母线电压稳定与否的条件，首次提出了线路潮流指标，通过多个不同特性的电网仿真验证显示，该指标具有广泛的适用性、良好的准确度和线性性，适用于实时电压稳定监测。

对于实时电压稳定监测，对电压稳定评估指标有较高的要求。首先，要求电压稳定评估指标准确可靠，不至于错误评估系统电压稳定性，导致严重后果。其次，计算速度要快，因为实时系统没有太多的时间用于数据处理，要求能够快速给出电压稳定性评估结果。另外，要求电压稳定评估指标具有良好的线性性，以便在监测到系统电压稳定性问题后有足够的时间采取控制措施，避免电压稳定性事故的发生。因此，本项目经过分析研究，提出了一种可用于实时监测的电压稳定评估指标——线路潮流指标。在此基础上，发明了基于线路潮流指标的电压稳定性实时评估方法。

因此，本发明提出了一种电压稳定性实时评估方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)读取系统状态实时数据和网络参数：

从实时数据库中读取总母线数、各母线编号、电压幅值、电压相角，保存在预先定义的母线数据结构中；从实时数据库中读取总线路数、各线路编号、I侧母线编号、J侧母线编号、正向有功功率、正向无功功率、反向有功功率、反向无功功率，保存在预先定义的线路数据结构中，同时，根据I侧母线编号和J侧母线编号设置对应母线数据结构中的关联线路编号；从参数数据库中读取相应线路的线路电阻、线路电抗和对地电纳，保存在线路数据结构中；