基于特征值分析的電力系統(tǒng)無功備用綜合評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種適用于綜 合評(píng)估某個(gè)運(yùn)行方式下電力系統(tǒng)無功備用的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行需要考慮能夠承受負(fù)荷和新能源發(fā)電等波動(dòng)，通常在電力系 統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則或規(guī)程中明確要求電力系統(tǒng)運(yùn)行中必須有一定比例的有功旋轉(zhuǎn)備用，一般 按不大于2%~5%的實(shí)際負(fù)荷確定有功旋轉(zhuǎn)備用，但對于無功儲(chǔ)備（備用）只是提出了要 求，但沒有明確的定義和計(jì)算方法。已有的計(jì)算無功備用的方法都是在設(shè)定的功率調(diào)整方 式下基于連續(xù)潮流法通過計(jì)算Q-V曲線來實(shí)現(xiàn)的，計(jì)算結(jié)果只能反映該功率調(diào)整方式下的 無功備用水平，不能全面反映各種功率調(diào)整方式下的無功備用綜合指標(biāo)。
[0003] 無功備用水平與電壓控制能力緊密相關(guān)，用于分析靜態(tài)電壓穩(wěn)定的潮流雅可比矩 陣JPQV的最小特征值，反映了靜態(tài)電壓穩(wěn)定的嚴(yán)重程度：最小特征值為〇,表示電力系統(tǒng)處 于靜態(tài)電壓臨界穩(wěn)定狀態(tài)；最小特征值大于〇,表示電力系統(tǒng)處于靜態(tài)電壓穩(wěn)定狀態(tài)，值越 大越穩(wěn)定；最小特征值小于〇,表示電力系統(tǒng)處于靜態(tài)電壓失穩(wěn)狀態(tài)，值越小越不穩(wěn)定。節(jié) 點(diǎn)無功注入對某個(gè)特征值的靈敏度，反映了節(jié)點(diǎn)無功注入單位功率的變化對該特征值所對 應(yīng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定模式的影響程度。實(shí)際電力系統(tǒng)的JPQV有多個(gè)特征值，節(jié)點(diǎn)無功注入變化 不僅影響最小特征值，也影響其它特征值，特別是那些與最小特征值接近的特征值。但是， 如何利用這些特征值來反映節(jié)點(diǎn)無功注入在電網(wǎng)運(yùn)行方式下對電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的 綜合影響，從而實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)無功備用在維持電壓控制能力方面的有效程度進(jìn)行綜合評(píng)估， 進(jìn)而評(píng)估電力系統(tǒng)無功備用整體水平，目前仍沒有相關(guān)的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是：針對電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，從維持電壓控制能力的角度，對電力系 統(tǒng)中所有提供靜態(tài)無功、動(dòng)態(tài)無功的設(shè)備，進(jìn)行無功備用有效性的綜合評(píng)價(jià)，得到反映電力 系統(tǒng)無功備用整體水平的低電壓安全穩(wěn)定無功備用指標(biāo)和低電壓安全穩(wěn)定無功備用指標(biāo)。
[0005] 本發(fā)明的基本原理在于：JPQV的最小特征值反映了靜態(tài)電壓穩(wěn)定的嚴(yán)重程度，節(jié)點(diǎn) 無功注入變化不僅影響最小特征值，也影響其它特征值，特別是那些與最小特征值接近的 特征值。通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)無功注入對包括最小特征值在內(nèi)的多個(gè)相對較小的關(guān)鍵特征值的綜 合靈敏度，結(jié)合各節(jié)點(diǎn)的無功備用容量，得到的無功備用綜合指標(biāo)本質(zhì)上是各節(jié)點(diǎn)的無功 備用容量對JPQd^關(guān)鍵特征值的綜合影響程度，因此，可以反映節(jié)點(diǎn)無功注入在某個(gè)運(yùn)行方 式下對電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的綜合影響，從而實(shí)現(xiàn)基于電壓控制能力的無功備用綜合評(píng) 估。
[0006] 具體地說，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：
[0007] 1)首先，通過對電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的潮流方程進(jìn)行線性化處理，得到以公式（1) 表示的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)節(jié)點(diǎn)有功/無功注入微增量與節(jié)點(diǎn)電壓幅值/相角微增量的關(guān)聯(lián)方程 組，再通過公式（2)的假設(shè)，得到以公式（3)表示的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)節(jié)點(diǎn)無功注入微增量與電 壓幅值微增量的關(guān)聯(lián)方程組，進(jìn)入步驟2);
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于特征值分析的電力系統(tǒng)無功備用綜合評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 首先，通過對電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的潮流方程進(jìn)行線性化處理，得到以公式（1)表示 的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)節(jié)點(diǎn)有功/無功注入微增量與節(jié)點(diǎn)電壓幅值/相角微增量的關(guān)聯(lián)方程組， 再通過公式（2)的假設(shè)，得到以公式（3)表示的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)節(jié)點(diǎn)無功注入微增量與電壓 幅值微增量的關(guān)聯(lián)方程組，進(jìn)入步驟2);
式中，AP為節(jié)點(diǎn)有功注入微增量，AQ為節(jié)點(diǎn)無功注入微增量，A0為節(jié)點(diǎn)電壓相角 微增量，△V為節(jié)點(diǎn)電壓幅值微增量；JP0、JPV、JQ0和JQV為潮流方程偏微分形成的雅可比矩 陣J的子陣，JPQV為用于靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的雅可比矩陣； 2) 采用特征值分析方法計(jì)算1_的特征值，進(jìn)入步驟3); 3) 若JPQV的最小特征值A(chǔ)min大于〇,則將JPQV的特征值中與Amin的比值小于設(shè)定值 c的特征值歸入關(guān)鍵特征值集合，進(jìn)入步驟4);若Xmin等于〇,則認(rèn)為運(yùn)行方式是臨界安全 的，將4類無功備用指標(biāo)都置為0,進(jìn)入步驟6);若Xmin小于〇,則認(rèn)為運(yùn)行方式是不安全 的，將4類無功備用指標(biāo)都置為小于0的設(shè)定值，進(jìn)入步驟6); 所述4類無功備用指標(biāo)是指低電壓安全穩(wěn)定靜態(tài)無功備用指標(biāo)SQp高電壓安全穩(wěn)定靜 態(tài)無功備用指標(biāo)SQu、低電壓安全穩(wěn)定動(dòng)態(tài)無功備用指標(biāo)DQjP高電壓安全穩(wěn)定動(dòng)態(tài)無功備 用指標(biāo)DQu; 其中，c為大于1的參數(shù)； 4) 通過公式（4)計(jì)算運(yùn)行方式下可提供靜態(tài)無功或動(dòng)態(tài)無功的設(shè)備所連接的節(jié)點(diǎn)的 無功注入對關(guān)鍵特征值集中特征值的綜合靈敏度，進(jìn)入步驟5); i=i
式中，n為運(yùn)行方式下可提供靜態(tài)無功或動(dòng)態(tài)無功的設(shè)備所連接的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，m為關(guān)鍵 特征值集中特征值的數(shù)目，Aj為關(guān)鍵特征值集中第j個(gè)特征值，au為可提供靜態(tài)無功或動(dòng) 態(tài)無功的設(shè)備所連接的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的無功注入對關(guān)鍵特征值集中第j個(gè)特征值的靈敏度， a為設(shè)定的大于1的參數(shù)； 5) 分別通過公式（5)-公式⑶計(jì)算運(yùn)行方式下SQpSQu、DQdPDQu，進(jìn)入步驟6);
式中，n為運(yùn)行方式下可提供靜態(tài)無功或動(dòng)態(tài)無功的設(shè)備所連接的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，Si為其中 第i個(gè)節(jié)點(diǎn)無功注入對關(guān)鍵特征值集中特征值的綜合靈敏度，Quo為其中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在運(yùn) 行方式下靜態(tài)無功設(shè)備的無功注入總量，0^_和9^_分別為其中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上靜態(tài)無 功設(shè)備按該節(jié)點(diǎn)電壓當(dāng)前值不變條件下計(jì)算出的無功注入總量的最大值和最小值，QD.U為 其中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行方式下動(dòng)態(tài)無功設(shè)備的無功注入總量，Qdimax為其中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上只 提供無功、不提供有功的動(dòng)態(tài)無功設(shè)備按該節(jié)點(diǎn)電壓當(dāng)前值不變條件下計(jì)算出的無功注入 總量的最大值與除可提供無功之外還可提供有功注入的動(dòng)態(tài)無功設(shè)備按該節(jié)點(diǎn)電壓當(dāng)前 值和有功注入當(dāng)前值都不變的條件下計(jì)算出的無功注入總量的最大值二者之和，9^_為 其中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上只提供無功、不提供有功的動(dòng)態(tài)無功設(shè)備按該節(jié)點(diǎn)電壓當(dāng)前值不變條件 下計(jì)算出的無功注入總量的最小值與除可提供無功之外還可提供有功注入的動(dòng)態(tài)無功設(shè) 備按該節(jié)點(diǎn)電壓當(dāng)前值和有功注入當(dāng)前值都不變的條件下計(jì)算出的無功注入總量的最小 值二者之和； 6)分別通過公式（9)和公式（10)計(jì)算運(yùn)行方式下低電壓安全穩(wěn)定無功備用綜合指標(biāo)SDQjP高電壓安全穩(wěn)定無功備用綜合指標(biāo)SDQ"，結(jié)束本方法； SDQl=kSQl+DQl (9) SDQu=kSQu+DQu (10) 式中，k為設(shè)定的大于0、小于1的參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從靜態(tài)電壓穩(wěn)定的角度評(píng)估電力系統(tǒng)無功備用的方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對用于靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析的潮流雅可比矩陣進(jìn)行特征值分析，將與最小特征值的比值較小的特征值作為關(guān)鍵特征值，以節(jié)點(diǎn)無功注入對所有關(guān)鍵特征值的綜合靈敏度，來反映節(jié)點(diǎn)無功備用對靜態(tài)電壓穩(wěn)定的綜合影響程度，區(qū)分低電壓安全穩(wěn)定無功備用和高電壓安全穩(wěn)定無功備用，將以綜合靈敏度為權(quán)值的各節(jié)點(diǎn)靜態(tài)無功備用之和和動(dòng)態(tài)無功備用之和，再加權(quán)累加，作為低電壓安全穩(wěn)定無功備用綜合指標(biāo)和高電壓安全穩(wěn)定無功備用綜合指標(biāo)。本發(fā)明為調(diào)度運(yùn)行人員監(jiān)視電力系統(tǒng)無功備用變化、比較不同運(yùn)行方式下無功備用的有效程度提供技術(shù)手段。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開號(hào)】CN104809653
【申請?zhí)枴緾N201510016874
【發(fā)明人】徐泰山, 鮑顏紅, 薛禹勝, 徐偉, 彭慧敏, 李峰, 周海鋒, 劉韶峰, 楊君軍
【申請人】國電南瑞科技股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 南京南瑞集團(tuán)公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月13日