一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定 分析評(píng)估領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來世界范圍內(nèi)多起電壓崩潰事故，使電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性問題得到越來越多 的關(guān)注。短期大擾動(dòng)所引起的暫態(tài)電壓失穩(wěn)或崩潰尤為嚴(yán)重，在線監(jiān)測(cè)時(shí)若能準(zhǔn)確判斷出 區(qū)域性的暫態(tài)電壓失穩(wěn)并及時(shí)采取預(yù)防控制措施，將有利于遏制暫態(tài)電壓失穩(wěn)事故中部分 節(jié)點(diǎn)所引起的大范圍連鎖性電壓失穩(wěn)或崩潰，提高區(qū)域整體穩(wěn)定性。實(shí)際運(yùn)行中常采用基 于固定電壓閾值的工程判據(jù)對(duì)暫態(tài)電壓失穩(wěn)進(jìn)行判斷，這類判據(jù)簡(jiǎn)便易行，但閾值的設(shè)定 缺乏足夠的理論支撐，其可靠性和選擇性都難以保證。同時(shí)，針對(duì)區(qū)域整體的暫態(tài)電壓穩(wěn) 定評(píng)估相關(guān)理論目前也還不甚完善，這給區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的評(píng)估和判斷帶來了不少困 難。
[0003] 隨著廣域測(cè)量系統(tǒng)/同步相量測(cè)量單元（以下簡(jiǎn)稱WAMS/PMU)的迅速發(fā)展和推 廣，目前有不少利用數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行電力系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)和安全穩(wěn)定評(píng)估的 方法。但傳統(tǒng)的一些基于數(shù)據(jù)挖掘的評(píng)估方法是在所研宄問題的理論基礎(chǔ)相對(duì)完善的前提 下開展的，少有涉及對(duì)區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定評(píng)估的研宄，且大多采用基于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的工程判 據(jù)對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，并未充分發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘方法在探索數(shù)據(jù)規(guī)律方面的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)已知 部分先驗(yàn)知識(shí)時(shí)，半監(jiān)督聚類方法能高效、可靠地引導(dǎo)探索式知識(shí)發(fā)現(xiàn)過程。因此，若能充 分利用數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)勢(shì)來對(duì)區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定狀況實(shí)施評(píng)估，將有望克服相關(guān)理論基礎(chǔ)還 不完善的困難，以數(shù)據(jù)中潛在的規(guī)律來保證評(píng)估結(jié)果的可靠性和選擇性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，以廣域測(cè) 量信息為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)挖掘的方法來構(gòu)建電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估模型， 從而對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定狀況進(jìn)行可靠的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。
[0005] 本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，方法包括以下步驟：
[0006] (1)設(shè)電力系統(tǒng)中的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)有k個(gè)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)序號(hào)分別為1，2,…，k，當(dāng)電 力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)A時(shí)，從各節(jié)點(diǎn)的同步相量測(cè)量單元中，以時(shí)間間隔為AT采集該 節(jié)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率和無功功率的實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)，采樣時(shí)長(zhǎng)為T，設(shè)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài) A時(shí)，電力系統(tǒng)中所有k個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷消耗的有功功率之和為PA，采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與恒阻抗 并聯(lián)的電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型，分別建立電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的等值負(fù)荷模型，并 設(shè)電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率與各節(jié)點(diǎn)的恒阻抗消耗的有功功率之比為 Pm;
[0007] (2)建立在上述步驟⑴的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)A下的電力系統(tǒng)仿真模型，對(duì)該電力系統(tǒng) 仿真模型中的元件參數(shù)和運(yùn)行條件進(jìn)行調(diào)整，通過時(shí)域仿真生成大量仿真樣本，具體過程 如下：
[0008] (2-1)將電力系統(tǒng)中所有k個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷消耗的有功功率之和依次調(diào)整為PA、 PAX0.8*PAX1.2 ;
[0009](2-2)分別在步驟（2-1)的PA、PAX0. 8和PAX1. 2狀態(tài)下，將電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)感應(yīng) 電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率與各節(jié)點(diǎn)的恒阻抗消耗的有功功率之比依次調(diào)整為Pm、0. 5Pm、2PjP 4Pm；
[0010] (2-3)分別在步驟（2-2)的Pm、0. 5Pm、2PjP4PmT，對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的每條 輸電線路，在線路全長(zhǎng)的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè)置三相短路故障；
[0011] (2-4)分別在步驟（2-3)的在線路全長(zhǎng)的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè) 置三相短路故障狀態(tài)下，將上述每條輸電線路兩端三相短路故障的切除時(shí)間設(shè)置成兩檔， 第一檔為：近端切除時(shí)間0. 05秒，遠(yuǎn)端切除時(shí)間0. 1秒，第二檔為近端切除時(shí)間0. 35秒，遠(yuǎn) 端切除時(shí)間〇. 4秒；
[0012] (2-5)分別在步驟（2-4)的兩檔三相短路故障切除時(shí)間狀態(tài)下，以步驟（1)的時(shí)間 間隔△T和采樣時(shí)長(zhǎng)T，對(duì)電力系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行N次時(shí)域仿真，分別記錄每次時(shí)域仿真過 程中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有k個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、無功功率和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差隨時(shí)間的變化 曲線，將三種曲線分別記為U、Q和s，并分別記錄每次時(shí)域仿真過程中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi) 每條輸電線路三相短路故障的發(fā)生時(shí)刻h、切除時(shí)刻t。以及各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)Z，將節(jié)點(diǎn)處于穩(wěn) 定狀態(tài)記為Z= 1，節(jié)點(diǎn)處于失穩(wěn)狀態(tài)記為Z= 0,將一次時(shí)域仿真過程中記錄的數(shù)據(jù)集合 成一個(gè)樣本，共N個(gè)樣本形成一個(gè)初始樣本庫；
[0013] (3)從上述步驟⑵的初始樣本庫中獲取電力系統(tǒng)中負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的感應(yīng) 電動(dòng)機(jī)滑差的變化曲線s及各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)Z的記錄，計(jì)算電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的電壓 穩(wěn)定度量指標(biāo)，具體過程如下：
[0014] (3-1)從初始樣本庫中獲取第m個(gè)樣本的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在三相短路故障的發(fā)生 時(shí)刻h和三相短路故障的切除時(shí)刻t。，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差分別為S(l和s。，其中1 <m<N， 1 ^i^k；
[0015] (3-2)從初始樣本庫中獲取第m個(gè)樣本的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)Z，對(duì)Z進(jìn)行判斷， 若Z= 1，則該節(jié)點(diǎn)為穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)，從三相短路故障切除時(shí)刻t。開始，節(jié)點(diǎn)上感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差 在隨后的變化過程中第一次感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差恢復(fù)到％的時(shí)刻為ti，滑差恢復(fù)時(shí)間為心：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域暫態(tài)電壓穩(wěn)定的評(píng)估方法，其特征在于該方法包括以下步 驟： (1) 設(shè)電力系統(tǒng)中的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)有k個(gè)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)序號(hào)分別為1，2,…，k，當(dāng)電力系 統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)A時(shí)，從各節(jié)點(diǎn)的同步相量測(cè)量單元中，以時(shí)間間隔為AT采集該節(jié) 點(diǎn)的電壓、電流、有功功率和無功功率的實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)，采樣時(shí)長(zhǎng)為T，設(shè)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)A 時(shí)，電力系統(tǒng)中所有k個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷消耗的有功功率之和*PA，采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與恒阻抗并 聯(lián)的電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型，分別建立電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的等值負(fù)荷模型，并設(shè) 電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率與各節(jié)點(diǎn)的恒阻抗消耗的有功功率之比為Pm; (2) 建立在上述步驟（1)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)A下的電力系統(tǒng)仿真模型，對(duì)該電力系統(tǒng)仿 真模型中的元件參數(shù)和運(yùn)行條件進(jìn)行調(diào)整，通過時(shí)域仿真生成大量仿真樣本，具體過程如 下： (2-1)將電力系統(tǒng)中所有k個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷消耗的有功功率之和依次調(diào)整為PA、PAXO. 8 *PAX1. 2 ; (2-2)分別在步驟（2-1)的？4、？，0.8和？，1.2狀態(tài)下，將電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)消耗的有功功率與各節(jié)點(diǎn)的恒阻抗消耗的有功功率之比依次調(diào)整為Pm、〇. 5Pm、2PdP 4Pm； (2-3)分別在步驟（2-2)的Pm、0. 5?"1、2?111和4?111下，對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的每條輸電 線路，在線路全長(zhǎng)的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè)置三相短路故障； (2-4)分別在步驟（2-3)的在線路全長(zhǎng)的0%、20%、40%、60%、80%和100%處設(shè)置三 相短路故障狀態(tài)下，將上述每條輸電線路兩端三相短路故障的切除時(shí)間設(shè)置成兩檔，第一 檔為：近端切除時(shí)間0. 05秒，遠(yuǎn)端切除時(shí)間0. 1秒，第二檔為近端切除時(shí)間0. 35秒，遠(yuǎn)端切 除時(shí)間〇. 4秒； (2-5)分別在步驟（2-4)的兩檔三相短路故障切除時(shí)間狀態(tài)下，以步驟（1)的時(shí)間間 隔AT和采樣時(shí)長(zhǎng)T，對(duì)電力系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行N次時(shí)域仿真，分別記錄每次時(shí)域仿真過程 中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有k個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、無功功率和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差隨時(shí)間的變化曲 線，將三種曲線分別記為U、Q和s，并分別記錄每次時(shí)域仿真過程中電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)每 條輸電線路三相短路故障的發(fā)生時(shí)刻h、切除時(shí)刻t。以及各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)Z，將節(jié)點(diǎn)處于穩(wěn)定 狀態(tài)記為Z= 1，節(jié)點(diǎn)處于失穩(wěn)狀態(tài)記為Z= 0,將一次時(shí)域仿真過程中記錄的數(shù)據(jù)集合成 一個(gè)樣本，共N個(gè)樣本形成一個(gè)初始樣本庫； (3) 從上述步驟（2)的初始樣本庫中獲取電力系統(tǒng)中負(fù)荷區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的感應(yīng)電動(dòng) 機(jī)滑差的變化曲線s及各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)Z的記錄，計(jì)算電力系統(tǒng)負(fù)荷區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定 度量指標(biāo)，具體過程如下： (3-1)從初始樣本庫中獲取第m個(gè)樣本的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在三相短路故障的發(fā)生時(shí)刻tQ 和三相短路故障的切除時(shí)刻t。，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差分別為S(l和s。，其中 (3-2)從初始樣本庫中獲取第m個(gè)樣本的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)Z，對(duì)Z進(jìn)行判斷，若Z=1，則該節(jié)點(diǎn)為穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)，從三相短路故障切除時(shí)刻t。開始，節(jié)點(diǎn)上感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差在隨 后的變化過程中第一次感應(yīng)電動(dòng)機(jī)滑差恢復(fù)到S(l的時(shí)刻為ti，滑差恢復(fù)時(shí)間為心：
其中，I；