[发明专利]一种基于电阻裕度的PV节点极限功率计算方法

说明书

本发明公开了一种基于电阻裕度的PV节点极限功率计算方法，属于电力系统领域。在电力系统中，从电压幅值不能维持恒定的PQ节点往系统看，其戴维南等值参数没有确定的复数意义，不能用于电路特性的分析与计算。该方法从任一PV节点看进去，假定系统的等值阻抗角已知，对系统进行戴维南等值。结合等值电路相量图及电阻裕度指标，推导出PV节点极限功率计算公式，为了准确求得PV节点极限功率值，提出了戴维南等值阻抗角近似拟合方法。本发明实际上提供了一种通过辨识系统的戴维南等值参数来定量计算PV节点极限功率的方法，且该方法不依赖于系统的详细模型，克服了多机系统极限功率计算的困难。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定分析方法，特别是一种基于电阻裕度的PV节点极限功率计算方法，属于电力系统领域。

技术背景

近些年来，电力系统功角稳定研究主要集中在暂态功角稳定方面。但在实际电力系统运行调度中，静态功角稳定分析及其裕度计算更为基础，且至今仍面临着一些难以解决的问题。由于多机系统的功率-角度特性是多变量函数，因此理论上不能求其极限功率。

且在多机系统静态功角稳定分析中，静态稳定储备系数是最直接、最有效的功角稳定裕度分析指标，但是静态稳定储备系数求解的关键是求极限功率。虽然随着广域测量技术的出现与发展，对节点电压的幅值和相位进行实时测量已不成问题，但是基于广域测量技术的多机系统静态功角稳定分析对系统的参数和精确模型有强烈的依赖性，而模型和实际永远存在不符的情形。因此，我们迫切需要对静态功角稳定分析方法进行理论创新，建立一种不依赖系统精确模型来计算极限功率的方法。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种基于电阻裕度分析的PV节点极限功率计算方法。在多机系统极限功率计算中，结合电阻裕度指标，通过对戴维南等值阻抗角ψ(余角α)的拟合，方便地计算出不同运行状态下PV节点的极限功率。另外，α角的近似拟合方法，在多机系统动态等值中具有重要的理论意义：它为电力系统暂态稳定与动态稳定的在线评估与控制提供了定量计算方法，这也是电阻裕度最有应用前景与研究价值的发展方向。

本发明的解决方案如下。其特征在于以下步骤：

步骤A：根据潮流计算中，PV节点的有功功率是等效负荷还是等效电源，将PV节点分为负荷PV节点和电源PV节点。

步骤B：推导出计及线路串联电阻时的电阻裕度计算公式。设线路阻抗Z＝R+jX，阻抗角阻抗角余角α＝90°-ψ。根据简单电力系统线路有串联电阻时的功率方程，模仿线路为纯电抗时电阻裕度的推导计算方法，得出负荷PV节点的电阻裕度为：μ₁＝cos(δ₁₂+α)，电源PV节点的电阻裕度为：μ₂＝cos(δ₁₂-α)。

步骤C：从PV节点看进去，对系统进行戴维南等值。根据等值电路图及等值电路相量图，结合电阻裕度指标推导出系统的戴维南等值参数计算公式。其中，对于负荷PV节点，系统的戴维南等值参数计算公式为：对于电源PV节点，系统的戴维南等值参数计算公式为：

步骤D：结合简单两节点系统极限功率计算公式，推导出基于电阻裕度的PV节点极限功率计算公式。其中，负荷PV节点极限功率计算公式为：电源PV节点极限功率计算公式为：公式中，U为PV节点电压值，I为PV节点电流值，为电压与电流间的夹角，α为戴维南等值阻抗角ψ的余角，即α＝90°-ψ。

步骤E：戴维南等值阻抗角ψ(余角α)。考虑到PV节点极限功率计算公式中含有不可本地测量的戴维南等值阻抗角ψ(余角α)，且只有确定的α值，才能定量计算节点的极限功率。所以提出了一种多机系统戴维南等值阻抗角ψ(余角α)的近似拟合方法。

其中在所述步骤B中，计及线路串联电阻时，PV节点电阻裕度推导方法如下。

根据不计线路电阻时简单两节点系统电阻裕度的推导方法，当线路串入电阻R时，设线路阻抗为