[发明专利]一种面向暂态电压稳定性的动态无功效能量化评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统暂态电压稳定的无功评估领域，特别涉及一种面向暂态电压稳定性的动态无功效能量化评估方法。

背景技术

当今的电力系统向大机组、大电网、大容量远距离输电发展，而随着电网的发展，新技术和新控制手段的不断应用、输电线路走廊的日益紧张以及系统运行越来越重载，电压失稳逐渐成为电力系统失稳的常见现象，大规模停电事故时有发生。

当电力系统在重载的情况下，发生大扰动（如系统故障、失去发电机或线路）后，由于感应电动机等动态负荷的存在，以及断线后大规模潮流转移引起的损耗增加等影响因素，电力系统容易发生暂态电压失稳，严重时则可导致电力系统电压崩溃，发生大规模的停电现象。而动态无功补偿装置（静止同步补偿器STATCOM等），可以在一定程度上缓解暂态过程中电压的跌落。这是由于动态无功补偿装置的快速可控性，可以在暂态电压失稳时提供快速有效的无功支撑。因此，从暂态电压稳定的角度来考虑动态无功补偿装置的支撑能力，则更加具有现实意义。

在电压失稳问题中，无功功率不足是导致电压跌落的根本原因，因此，需要了解无功功率特性。首先无功功率与有功功率不同：一方面，无功功率需要就地补偿，而且不能远距离传输；另一方面，无功功率的主要作用是在于保证电力系统的安全性与稳定性。此外，同样容量（例如1MVar）的无功补偿配置在电力系统的不同地方将对电力系统的电压分布产生不同的影响，那么如何评估各种无功功率源的效能则非常重要。针对这一问题，国、内外研究学者在考虑经济因素、电压稳定因素等多个方面，对评估无功功率的效能提出了多种方法。

评估无功功率效能的方法有：电压灵敏度法、PV（功率-电压）曲线、备用发电量法、以及等价无功补偿（ERC-equivalent reactive compensation）法等。电压灵敏度法可以显示单位容量的无功源出力对改变电力系统损耗多少的影响，它主要取决于电力系统的网架结构和无功源的分布情况；PV曲线法则显示了单位容量的无功出力可以提高多少传输容量，在电力系统重载的情况下，无功源的补偿容量达到极限后，电力系统功率传输容量也将达到极限，因此靠近负荷的无功源对电力系统有更高的重要性；而备用发电量法则展示了发电机的无功备用能力，以及不同发电机无功出力的效能；在这些方法中，等价无功补偿法则可以评价各个无功源对系统的重要性，且具有统一标准，通过比较等价无功补偿曲线，可以得到无功源的重要程度，即其对应的经济价值。

ERC方法可以得到无功源的效能曲线，而这些曲线则可表明动态无功源的重要性，该方法的基本思想是：当实际动态无功源出力减少后，电力系统电压分布和传输极限都会发生改变，通过在所有负荷节点处设置虚拟无功源来补偿无功功率的不足，使其恢复到之前的平衡状态，所有虚拟无功源的出力之和用来表示无功源的效能。ERC方法在电力市场中得到了有效应用，通过对无功源出力多少的价格量化来进行无功采购，可以在电力市场竞争中取得优势。同时ERC方法也可以用来合理安排无功源的出力，优化无功配置，提高系统静态电压稳定性。ERC方法通过在所有负荷节点处加设无功源来提高系统整体电压水平，属于基于静态电压稳定问题的无功量化方法，不能对面向暂态电压稳定性的动态无功源效能进行有效评估，无法对动态无功源进行合理配置以缓解电力系统暂态电压失稳问题。

发明内容

本发明提供了一种面向暂态电压稳定性的动态无功效能量化评估方法，本发明实现了对暂态电压稳定性的动态无功源效能进行有效评估，详见下文描述：

一种面向暂态电压稳定性的动态无功效能量化评估方法，所述方法包括以下步骤：

（1）确定电力系统的运行方式及给定故障，设定一种暂态电压失稳场景；

（2）在暂态电压失稳场景下，计算受端系统n个节点的电压跌落值ΔUi，并获取参考节点m；

（3）通过待评估节点j配置动态无功源，以其动态无功源容量Qj(k)作为变量，初始值为Qj(0)；

（4）设定迭代步长λ，同时设定迭代参数k=0；

（5）在动态无功源容量Qj(k)的作用下，计算电力系统的暂态电压恢复时间为tj，得到等价无功补偿容量；

（6）增加迭代参数k=k+1，此时节点j的动态无功源出力为重复步骤（5），得到一组动态无功源的等价无功补偿容量Q_ERC(Q_j(k))。

所述获取参考节点m的步骤具体为：

其中，U_N表示第i个节点电压额定值；U_i表示第i个节点故障1秒后电压实际值，