[发明专利]输电网严重故障后的电压稳定裕度实时评估与最优控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电网在线电压安全评估和控制领域，是一种不依赖于预想故障集即可快速获得故障后系统电压稳定信息和最优控制策略的方法。

背景技术

2008年初，我国南方大部分地区出现了历史上罕见的持续低温、雨雪冰冻极端天气，造成输变电设施严重覆冰，输电线路发生倒塔、断线、跳闸，部分地区大面积停电。这场冰灾对电网今后的安全稳定运行提出了新的要求，即：在冰灾等严重自然灾害下，输电网如果发生严重故障(多条线路、变压器、发电机停运)，如何对电网运行状况作出快速准确的评估？如何实时计算电网安全稳定裕度？如果电网已经失去稳定，如何快速给出电网恢复策略以供运行人员参考是亟待解决的问题。

目前，对于故障后电网电压稳定在线评估及控制的方法有以下几种：

1、低电压切负荷方案。该方案已经在电力系统中获得广泛应用，它通过在线监视若干关键节点的电压值来进行电压稳定监视，当节点电压低于给定数值时，按照预订顺序进行切负荷操作。该方案具有监控量简明直观、无须大量计算、易于实施的优点，其不足在于不能向运行人员提供“距离电压失稳点还有多远”的电压稳定充裕度信息，不能对尚未发生的预想故障进行计算处理，因此不能实现电压稳定的预防控制，也无法获得电压恢复的最优控制策略。

2、基于电压稳定状态指标的方案。该方案通过计算电压稳定性局部指标(L指标、VIP指标等)或全局指标(特征值/奇异值指标、能量函数指标、各种灵敏度指标等)进行电压稳定监视，通过事先编制的控制策略进行电压稳定控制。该方案能够为运行人员提供一定的局部或全局电压稳定充裕度信息，但是这些指标不够简明直观，电压稳定充裕度大小与指标大小之间的线性性差，在复杂电力系统中的有效性尚有待检验，并且事先制定的控制策略往往不能适应系统实际运行方式的变化，具有很大局限性。

3、基于裕度指标的方案。该方案从系统当前运行点出发按照某种模式进行计算，通过系统注入功率增长逼近电压崩溃点，从而得到系统当前运行点到电压崩溃点的距离，即裕度指标，同时计算得到裕度对重要控制量的灵敏度系数，制定电压稳定控制策略。该方案物理意义明确，线性性强，能给运行人员提供直观的电压稳定充裕度信息。但是该方案需要使用重复潮流(RPF)、连续性潮流(CPF)或者最优潮流(OPF)计算裕度指标，当系统规模较大、给定预想故障很多的时候计算时间将难以忍受，往往不能适应在线快速计算的要求。

总体而言，现有方法往往依赖于事先给定的预想故障集，需要针对预想故障离线计算电压稳定指标从而实现在线应用。但是，对于类似冰灾条件下的输电网严重故障而言，故障设备数量众多，远远超过常规的N-2或者N-3故障，在这种情况下事先计算预想故障集将面临“维数灾”问题，很难囊括所有可能出现的严重故障。因此，研究输电网严重故障后的电压稳定裕度快速实时评估方法，以及在输电网严重故障后快速实时地给出电网最优恢复策略，将对保障重大自然灾害下电网的安全稳定运行具有重要的理论意义和实用价值。

本发明“输电网严重故障后的电压稳定裕度实时评估与最优控制方法”是一种不依赖于预想故障集的新型快速计算分析方法，该方法以电力系统静态电压稳定域(SVSR)理论为基础，通过故障后系统最优解点在功率注入空间中的位置来判断电压稳定裕度及最优控制策略，具有计算速度快、物理意义明确、准确度高的优点。

本发明相关的技术途径和实施的关键内容均未曾公开过。

发明内容

本发明的目的是：提供一种不依赖于预想故障集的输电网严重故障后的电压稳定裕度实时评估与最优控制方法，在电网严重故障后向调度员及时提供系统电压稳定情况，并针对可能出现的电压失稳情况提供最优恢复策略。

本发明目的是这样实现的：输电网严重故障后的电压稳定裕度实时评估与最优控制方法，该方法包括下列步骤：

(1)从能量管理系统得到电网正常网架拓补数据和目前网架状态；

(2)通过计算得到正常状态下的初始运行点；

(3)引入电网故障，改变网络数据，通过阻尼牛顿法求解潮流得到解点；

(4)通过判断上一步骤中计算得到的解点是真实解还是最优解来判断故障后系统的电压稳定性：如果是真实解，则故障后运行点电压稳定；如果是最优解，则故障后电压失稳；

(5)如果故障后电压稳定，通过连续性潮流计算得到故障后电网电压稳定裕度；

(6)如果故障后电压失稳，通过最优解点和当前运行点之间的向量制定最优恢复策略。