一種針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行控制領(lǐng)域。更具體地，設(shè)及一種針對(duì)主動(dòng)配電 網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 連續(xù)潮流算法是求取電力系統(tǒng)PV曲線的有力工具，通過(guò)連續(xù)潮流算法得到的裕 度指標(biāo)可W對(duì)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析及判定，有效衡量系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。
[0003] 目前對(duì)于電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法的研究，國(guó)內(nèi)外的研究方向主要集 中在采用連續(xù)潮流算法對(duì)輸電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性進(jìn)行分析上?，F(xiàn)有的適用于輸電網(wǎng)的連續(xù)潮 流算法是基于牛頓-拉夫遜方法建立起來(lái)。
[0004]目前，大量分布式電源接入到主動(dòng)配電網(wǎng)中，使得主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行控制 存在很多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。其中，主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性是主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行控 制的分析基礎(chǔ)和計(jì)算依據(jù)，所W，如何判定主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的問(wèn)題是主動(dòng)配 電網(wǎng)領(lǐng)域的新問(wèn)題和關(guān)鍵性問(wèn)題，迫切需要開展研究，W發(fā)展適用于主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電 壓穩(wěn)定性判定方法。
[0005] 主動(dòng)配電網(wǎng)具有支路參數(shù)R/X比值較大、=相負(fù)荷的不對(duì)稱、分布式電源高滲透 率接入等特點(diǎn)，表現(xiàn)出與輸電網(wǎng)不同的特性。但牛頓-拉夫遜方法對(duì)電壓初值非常敏感，且 收斂性較差，特別是，主動(dòng)配電網(wǎng)中支路參數(shù)R/X比值較大，從而導(dǎo)致雅可比矩陣無(wú)法實(shí)現(xiàn) 解禪。因此，現(xiàn)有的基于牛頓-拉夫遜方法建立起來(lái)的連續(xù)潮流算法并不適用于對(duì)主動(dòng)配 電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行判定。
[0006] 因此，需要提供一種針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法，該方法能夠準(zhǔn) 確地判定出主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，為主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行控制提供分析基礎(chǔ) 和計(jì)算依據(jù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法，實(shí)現(xiàn)對(duì) 主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的準(zhǔn)確判定，從而為主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行控制提供分 析基礎(chǔ)和計(jì)算依據(jù)。
[000引為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0009] 一種針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法，該方法包括如下步驟：
[0010]S1、建立主動(dòng)配電網(wǎng)模型；
[0011]S2、利用基于靈敏度矩陣的前推回代算法計(jì)算主動(dòng)配電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓， 生成主動(dòng)配電網(wǎng)的初始運(yùn)行狀態(tài)；
[0012]S3、預(yù)測(cè)主動(dòng)配電網(wǎng)各未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓，并利用基于靈敏度矩 陣的前推回代算法對(duì)每一次預(yù)測(cè)過(guò)程中的節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行校正，生成主動(dòng)配電網(wǎng)各未來(lái)運(yùn)行 狀態(tài)；
[0013] S4、利用局部參數(shù)化方法計(jì)算負(fù)荷參數(shù)分量，如果負(fù)荷參數(shù)分量大于零則主動(dòng)配 電網(wǎng)的負(fù)荷未達(dá)到靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)，轉(zhuǎn)入步驟S3 ;如果負(fù)荷參數(shù)分量小于等于零則主 動(dòng)配電網(wǎng)的負(fù)荷已達(dá)到靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)，轉(zhuǎn)入步驟S5 ;
[0014] S5、擬合得出主動(dòng)配電網(wǎng)的PV曲線，計(jì)算主動(dòng)配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定裕度，并根據(jù)主動(dòng) 配電網(wǎng)的PV曲線和電壓穩(wěn)定裕度判定主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。
[0015] 優(yōu)選地，步驟S1進(jìn)一步包括如下子步驟：
[0016] S1.1、將分布式電源分為同步電機(jī)接口類型的分布式電源、異步電機(jī)接口類型的 分布式電源、電壓控制變流器接口類型的分布式電源和電流控制變流器接口類型的分布式 電源該四個(gè)類型的分布式電源，并分別建立不同類型的分布式電源的模型；
[0017] S1. 2、基于配電系統(tǒng)原始穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，建立配電系統(tǒng)模型，并生成節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣、節(jié) 點(diǎn)阻抗矩陣W及PV節(jié)點(diǎn)的靈敏度矩陣。
[0018] 優(yōu)選地，步驟S2進(jìn)一步包括如下子步驟：
[0019] S2. 1、設(shè)定主動(dòng)配電系統(tǒng)初始狀態(tài)；
[0020] S2. 2、利用基于靈敏度矩陣的前推回代算法計(jì)算主動(dòng)配電網(wǎng)的初始運(yùn)行狀態(tài)中各 支路電流和各節(jié)點(diǎn)電壓；
[0021] S2. 3、根據(jù)基于靈敏度矩陣的前推回代算法計(jì)算得到的各節(jié)點(diǎn)電壓，生成主動(dòng)配 電網(wǎng)的初始運(yùn)行狀態(tài)。
[0022] 優(yōu)選地，步驟S2.2的過(guò)程為：
[0023] 根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣計(jì)算前推、回代的迭代過(guò)程中各支路電流和各節(jié) 點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓；
[0024] 在前推回代算法的每一次迭代過(guò)程中，判定各節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足設(shè)定的精度要 求，若滿足則轉(zhuǎn)入步驟S3,若不滿足則修正節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率，利用修正后的節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率重 新計(jì)算此次迭代過(guò)程中的各支路電流和各節(jié)點(diǎn)電壓；
[00巧]根據(jù)基于靈敏度矩陣的前推回代算法計(jì)算得到的各節(jié)點(diǎn)電壓，生成主動(dòng)配電網(wǎng)的 初始運(yùn)行狀態(tài)。
[002引優(yōu)選地，修正節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率的方法為：
[0027] 若節(jié)點(diǎn)為電壓靜特性節(jié)點(diǎn)，則根據(jù)分布式電源模型進(jìn)行無(wú)功功率修正；
[0028] 若節(jié)點(diǎn)為PV節(jié)點(diǎn)，則根據(jù)PV節(jié)點(diǎn)的靈敏度矩陣進(jìn)行無(wú)功功率修正，公式如下：
[0029] AQ=M-1AV
[0030] Qk=Qk-i+AQ
[003。 公式中，M為PV節(jié)點(diǎn)的靈敏度矩陣，
n為PV節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，AVi為節(jié) 點(diǎn)i的電壓幅值增量
，AQi為節(jié)點(diǎn)i注入的無(wú)功功率增量；Qk為第k次潮流 計(jì)算得出的PV節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率的修正值，Qk_i為第k-1次潮流計(jì)算得出的PV節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功 率的修正值，其中PV節(jié)點(diǎn)的靈敏度矩陣M的定義如下：
[0032]
[003引公式中，Z。為第i個(gè)PV節(jié)點(diǎn)的自阻抗；Z。為第i個(gè)PV節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)PV節(jié)點(diǎn)之 間的互阻抗。
[0034] 優(yōu)選地，步驟S4包括如下子步驟：
[00巧]S4. 1、通過(guò)切線法預(yù)測(cè)并利用基于靈敏度矩陣的前推回代算法進(jìn)行校正，得到主 動(dòng)配電網(wǎng)第二個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓，生成主動(dòng)配電網(wǎng)第二個(gè)運(yùn)行狀態(tài)；
[0036] S4. 2、通過(guò)割線法預(yù)測(cè)并利用基于靈敏度矩陣的前推回代算法進(jìn)行校正，得到主 動(dòng)配電網(wǎng)第=個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓，生成主動(dòng)配電網(wǎng)第=個(gè)運(yùn)行狀態(tài)；
[0037] S4. 3、采用拉格朗日二階插值法預(yù)測(cè)并利用基于靈敏度矩陣的校正方法進(jìn)行校 正，得到主動(dòng)配電網(wǎng)第四個(gè)及W后的運(yùn)行狀態(tài)中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓，生成主動(dòng)配電網(wǎng)第四 個(gè)及W后的運(yùn)行狀態(tài)。
[0038] 優(yōu)選地，利用基于靈敏度矩陣的前推回代算法進(jìn)行校正的方法為：
[0039] 更新主動(dòng)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；
[0040] 利用基于靈敏度矩陣的前推回代算法校正當(dāng)前預(yù)測(cè)過(guò)程中得到的主動(dòng)配電網(wǎng)中 各支路電流和各節(jié)點(diǎn)電壓；
[0041] 根據(jù)基于靈敏度矩陣的前推回代算法校正得到的各節(jié)點(diǎn)電壓，生成主動(dòng)配電網(wǎng)的 當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
[0042] 優(yōu)選地，利用基于靈敏度矩陣的前推回代算法校正當(dāng)前預(yù)測(cè)過(guò)程中得到的主動(dòng)配 電網(wǎng)中各支路電流和各節(jié)點(diǎn)電壓的過(guò)程為：
[0043] 根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣計(jì)算前推、回代的迭代過(guò)程中各支路電流和各節(jié) 點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓；
[0044] 在前推回代算法的每一次迭代過(guò)程中，判定各節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足設(shè)定的精度要 求，若滿足則轉(zhuǎn)入步驟S4 ;若不滿足則修正節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率，利用修正后的節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率 重新計(jì)算此次迭代過(guò)程中的各支路電流和各節(jié)點(diǎn)電壓。
[0045] 優(yōu)選地，修正節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率的方法為：
[0046] 若節(jié)點(diǎn)為電壓靜特性節(jié)點(diǎn)，則根據(jù)分布式電源模型進(jìn)行無(wú)功功率修正；
[0047] 若節(jié)點(diǎn)為PV節(jié)點(diǎn)，則根據(jù)PV節(jié)點(diǎn)的靈敏度矩陣進(jìn)行無(wú)功功率修正，公式如下：
[0048] A Q = M-1 A V
[0049] Qk=Qk-i+AQ
[0050] 公式中，M為PV節(jié)點(diǎn)的靈敏度矩陣，
，n為PV節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，AVi為節(jié) 點(diǎn)i的電壓幅值增量；
A Qi為節(jié)點(diǎn)i注入的無(wú)功功率增量；Qk為第k次潮流 計(jì)算得出的PV節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率的修正值，Qk_i為第k-1次潮流計(jì)算得出的PV節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功 率的修正值，其中PV節(jié)點(diǎn)的靈敏度矩陣M的定義如下：
[0051]
[005引公式中，Z。為第i個(gè)PV節(jié)點(diǎn)的自阻抗；Z。為第i個(gè)PV節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)PV節(jié)點(diǎn)之 間的互阻抗。
[0053] 本發(fā)明的有益效果如下；
[0054] 本發(fā)明所述技術(shù)方案是針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)和特性提出的，適用于對(duì)主動(dòng)配電 網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的判定，能夠準(zhǔn)確地判定出主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，從而為主 動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行控制提供分析基礎(chǔ)和計(jì)算依據(jù)，且本發(fā)明所述技術(shù)方案具有判定結(jié) 果準(zhǔn)確、計(jì)算速度快、收斂性好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明所述技術(shù)方案在判定過(guò)程中依據(jù)分布 式電源的工作原理和控制特性，設(shè)計(jì)了不同類型的分布式電源模型，使得對(duì)分布式電源的 建模更加準(zhǔn)確，進(jìn)而使得最終的判定結(jié)果也更加準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0055] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0056] 圖1示出針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法流程圖。
[0057] 圖2示出針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法中適用于主動(dòng)配電網(wǎng)的連 續(xù)潮流算法原理圖。
[0058] 圖3示出不同類型的分布式電源并入主動(dòng)配電網(wǎng)前后節(jié)點(diǎn)的PV曲線對(duì)比圖， 其中，3-a示出PQ類型分布式電源并入主動(dòng)配電網(wǎng)前后節(jié)點(diǎn)的PV曲線對(duì)比圖，3-b示出 P-Q(V)類型（異步發(fā)電機(jī)接口類型）類型分布式電源并入主動(dòng)配電網(wǎng)后前后節(jié)點(diǎn)的PV曲 線對(duì)比圖，3-C示出PV類型分布式電源并入主