[发明专利]一种快速搜索静态电压稳定域边界的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统静态电压稳定域边界搜索领域，具体涉及一种快速搜索静态电压稳定域边界的方法。

技术背景

环境问题的日益紧张，要求电力系统在提供持续、可靠、优质电能的同时，加快一次能源转型，减少对化石燃料依赖。随着大功率电力电子器件的技术革新，使得高压直流输电技术在降低成本同时，进一步提高了电能传输的灵活性，为大规模可再生能源并网和远距离输送提供了条件，使电力系统向绿色化、智能化方向迅速发展。与此同时，高渗透率可再生能源并网和电力系统电力电子化加剧了注入功率的随机性和交直流网络的强耦合性，导致传统电力系统运行特性发生巨大变化，运行工况更为复杂多变，加大了电力系统电压稳定评估难度，使得该项工作难度增大，无法实现二维及高维有功注入空间中电力系统静态电压稳定域边界的搜索，现有技术在构建静态电压稳定域边界存在保守性的不足，精度低，且计算效率低。

技术方案：

针对当前现有技术存在的不足，本发明提供了一种快速搜索静态电压稳定域边界的方法，该方法采用鞍节分叉点搜索优化模型进行电力系统鞍节分叉点搜索，并将所得电力系统鞍节分叉点映射至有功注入空间内得到该发明电压稳定域边界点，重复搜索多次进而完成静态电压稳定域边界搜索。本方法可实现二维及高维有功注入空间中电力系统静态电压稳定域边界的搜索，克服了近似性方法在构建静态电压稳定域边界存在保守性的不足，并通过实例验证本发明的方法构建的SVSR边界具有较高精度，且计算效率良好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

电力系统的静态电压稳定域是由系统中所有鞍节分岔点点围成的多维空间，系统运行在以鞍节分岔点点为边界构建的静态电压稳定域内是维持电压稳定的必要条件，因此静态电压稳定域边界的搜索可等效为电力系统鞍节分叉点的搜索。本发明的一种快速搜索静态电压稳定域边界的优化模型，其特征在于，根据所提的优化模型直接计算电力系统鞍节分岔点，并提出与所提优化模型相对应的功率增长方向控制方案，进而使电力系统鞍节分岔点计算遍历所有可能出现的功率增长方向，再通过电力系统鞍节分岔点与静态电压稳定域边界点之间存在的唯一映射关系，将电力系统鞍节分岔点映射至注入功率空间内，完成静态电压稳定域边界搜索，进而构建静态电压稳定域并实现静态电压稳定域评估，具体包括如下步骤：

步骤1、以基态潮流为起始点，采用连续潮流法搜索电力系统鞍节分叉点，包括：

步骤1.1、获取基础数据，包括电力系统拓扑结构、支路参数和基态潮流状态变量x₀；

步骤1.2、设电力系统共有n_b+1个节点，PQ节点l个，PV节点n_b-l个，编号0为平衡节点，编号1～l为PQ节点，编号l+1～n_b为PV节点，设置功率增长方向d₁如下：

d₁＝[ΔP₁…ΔP_i-1,ΔP_i,ΔP_i+1…ΔP_j-1,ΔP_j,ΔP_j+1…ΔP_n,ΔQ₁…ΔQ_l]^T(1)

式中，n为PV和PQ节点的总数；ΔP₁至ΔP_n表示PV和PQ节点功率增长方向的有功功率分量；ΔQ₁至ΔQ_l表示PQ节点功率增长方向的无功功率分量；ΔP_i、ΔP_j分别表示功率增长方向中对应于节点i、j的有功功率分量；取ΔP_i＝ΔP_j＝1，其余节点功率增长方向的有功功率分量和无功功率分量为0。

步骤1.3、确定电力系统鞍节分叉点搜索优化模型如下式：

g(x)+λd₁＝0(2)

式中，x表示状态变量的向量；g(x)＝0表示电力系统常规潮流方程式；λ为电力系统负荷裕度；

步骤1.4、将基态潮流状态变量x₀带入电力系统鞍节分叉点搜索优化模型中，搜索电力系统鞍节分叉点(x₁,λ₁)。

步骤2、将电力系统鞍结分岔点映射至二维有功注入空间内，得静态电压稳定域边界点，包括：