[发明专利]一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法

说明书

本发明涉及一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法，具体包括以下步骤：步骤S1：确定蒙特卡罗模拟的故障条件；步骤S2：根据步骤S1中确定的故障条件，基于电压暂降分压模型，计算暂降幅值和相位跳变角；步骤S3：将步骤S2中的计算结果制成暂降幅值和相位跳变初步统计表格以及细分统计表格；步骤S4：将计算结果形成考虑幅值和相位跳变的图形化表示。本发明考虑故障线路阻抗与系统阻抗之间的阻抗角、故障距离、故障类型、变压器对暂降类型的变换作用等不确定因素，基于蒙特卡罗模拟方法进行多次短路计算，计算关心节点的暂降幅值和相位跳变，引入考虑暂降幅值和相位跳变的统计表格及统计图，将结果表示在图表中便于直接观察和细致比较。

技术领域

本发明涉及电力系统电能质量评估领域，具体涉及一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法。

背景技术

电压暂降是电力系统不可避免的电能质量扰动事件，被认为是最严重的电能质量问题。随着越来越多对电压暂降敏感的用电设备，以及风电、太阳能发电等间歇性电源接入电网，电压暂降所造成的经济损失和社会影响日益增长，引起了供电企业、电力用户以及学术界的广泛关注。对电力系统或关心节点进行电压暂降水平评估，有助于供电企业和电力用户预知潜在的暂降危害，采取必要的措施规避或缓解由电压暂降造成的风险。

电压暂降评估从层次上可分为单一暂降事件评估、节点评估以及系统评估。其中，系统评估以节点评估为基础，节点评估又建立在对单一暂降事件评估的基础上，换言之，节点评估和系统评估是以单一暂降事件为基础的统计描述。因此，提取单一暂降事件的重要特征是关键。

已被提出的单一暂降事件特征有暂降幅值、持续时间、相位跳变、波形点等。在以往的研究中，暂降幅值和持续时间是最受关注的两个特征量。为描述某个暂降事件的严重程度，提出了暂降能量指标、严重度指标；为描述敏感设备与暂降的兼容程度，制定了电压耐受曲线；在节点和系统层面，提出了电压暂降幅值-持续时间统计表格。然而，越来越多的研究表明，许多设备对相位跳变同样是十分敏感的，如可调速设备、交流接触器、整流器、风力发电机等。现有的暂降指标、统计表格和参考曲线，均只考虑了暂降的幅值和持续时间，对于需要考虑相位跳变的情况无法适用。

造成暂降的主要原因包括电力系统短路故障、大电机启动、变压器励磁涌流等。其中，系统短路故障是最主要原因。发生短路故障时，相位跳变伴随幅值的降低出现，因此从电气联系上来说，相位跳变与幅值的关系，比持续时间和幅值的关系更为紧密。现有的暂降评估方法无法体现幅值和相位跳变的关系，无法揭示二者范围以及变化规律。

与本发明有关的现有技术及其缺点如下，现有的暂降水平评估方法主要包括实测统计法、仿真模拟法以及状态估计法。

实测统计法：实测统计法通过在现场安装监测装置，监测安装节点一个周期内的暂降情况。该方法的好处在于监测结果能可靠反映监测周期的情况。存在的缺点为：1)电力系统复杂庞大，在全网安装需耗费巨大的购置设备、搭建通信通道、后期维护等费用；2)一个不长的监测周期，无法消除该监测周期内情况的个异性，不能客观、稳定反映该处的暂降平均水平；3)对于还未安装监测装置的节点，实测统计将耗费较大的时间成本。

仿真模拟法：仿真模拟法通过仿真模拟软件，参考实际电网的故障率及故障条件进行短路计算。主要方法包括临界距离法、故障点法、解析法。临界距离法适用于简单的辐射型网络，对复杂网络不适用；故障点法中故障点的设置对结果有较大影响；解析法物理意义明确，结果准确，但解析曲线交点的求解较为困难。其次，这三种方法均只仅能求出对应幅值区间的暂降频次，无法反映相位跳变情况。

状态估计法：状态估计法可以通过状态估计方程，基于监测节点的暂降频次，估计未监测节点的暂降频次。该方法同样无法排除特定监测周期的个异性，且结果仅有幅值和频次信息，无法反映相位跳变情况。

发明内容