[发明专利]一种基于PMU配置的静态电压安全域的构建方法

权利要求书

1.一种基于PMU配置的静态电压安全域的构建方法，其特征在于，包括按顺序进行的下列步骤：

1)采集电力系统数据，计算各负荷节点的阻抗模裕度指标值，根据阻抗模裕度指标值的排序结果，确定系统中电压稳定性薄弱的负荷节点，基于相关增益矩阵，确定电压稳定关键注入区域；

2)根据电力系统PMU的配置结果，确定电力系统可量测支路集，寻找有效割集，将电压稳定关键注入区域进行分割；

3)利用连续潮流法求解系统的静态电压稳定临界点，根据潮流方程将临界点处对应的节点注入功率映射为步骤2)中有效割集支路通过的潮流，以有效割集支路潮流及含有电压薄弱节点一侧的关键注入区域节点注入功率为安全域坐标空间，采用最小二乘法将临界点拟合为一个超平面，该超平面即为静态电压稳定域边界；

步骤1)中确定电压稳定关键注入区域的方法包括如下步骤：

Ⅰ)根据负荷节点电压稳定指标值的排序结果，确定系统中电压稳定薄弱的负荷节点；

Ⅱ)利用相关增益矩阵确定与系统电压薄弱负荷节点存在强电压耦合关系的负荷节点和发电机节点；

Ⅲ)设定负荷节点间电压强耦合互相关增益阈值和负荷-发电机节点间电压强耦合互相关增益阈值，将所有与电压稳定薄弱节点存在电压耦合关系，且互相关增益绝对值大于所设定阈值的负荷节点和发电机节点划分到一个区域，即为与系统中电压薄弱节点强耦合的电压稳定关键注入区域；

Ⅳ)判断两个电压稳定关键注入区域中的电压薄弱节点间是否存在强耦合关系，且同时互相关增益大于所设定的阈值，若判断结果为“是”，则将两个电压稳定关键注入区域合并为一个电压稳定关键注入区域，若判断结果为“否”，则取消合并。

2.根据权利要求1所述的基于PMU配置的静态电压安全域的构建方法，其特征在于，步骤2)中确定有效割集时，采用图论的方法，将电力系统描述为一个由N个顶点、b条边构成的图G＝(V,E)，其中，V表示图的顶点集合，E表示图的边集合，分别用于描述系统的母线和支路；测量网络构成了一个测量图G₁＝(V₁,E₁)，V₁为节点电压向量可量测的节点集，E₁支路电流可量测的支路集；具体包括如下步骤：

3-1)根据电力系统网架PMU配置结果，获取可量测集V₁，E₁，具体原则如下：

i)已经配置了PMU的节点，其电压相量直接可观测，并且与该节点相连节点的电压相量和支路的电流相量可观测；

ii)如果支路的一端节点装有PMU，则该支路的另一端节点的电压可被测量；

iii)如果支路两端节点电压已知，则该支路的电流可被测量；

iv)如果节点除一条支路外，其余相连支路的电流都已知，则未知电流支路的电流可被测量；

3-2)用S₀表示关键注入区域节点集合，用S表示图G中被割集分割的一端节点的集合，为另一端节点的集合，其中在可量测支路集E₁中寻找满足且的集合，该集合即为有效割集。

3.根据权利要求1所述的基于PMU配置的静态电压安全域的构建方法，其特征在于，步骤3)中确定静态电压稳定域边界时包括如下步骤：

4-1)搜索静态电压稳定临界点，用2N维随机向量随机生成电压稳定关键区域节点的功率增长方向，其中，N为关键区域节点数，利用连续潮流方法搜索该功率增长方向下的静态电压稳定临界点，然后根据潮流方程将临界点处对应的节点注入功率映射到有效割集支路上，并将对应的有效割集支路潮流和关键注入区域节点的注入功率作为安全域拟合为一个临界点，重复上述过程，可获得若干临界点数据；

4-2)根据临界点参数信息，采用最小二乘法对安全域边界超平面进行拟合，确定安全域边界超平面系数，安全域边界超平面的表示方法如下：

式中，E₀为有效割集支路集合；S为含有电压薄弱节点的割集侧关键注入区域节点集合；P_i、Q_i为有效割集上通过的有功、无功功率，P_k、Q_k为集合S中关键节点的有功功率和无功功率，α_i、β_i、α_k、β_k为对应的超平面系数。