一種針對主動配電網(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)及主動配電網(wǎng)規(guī)劃和運行控制領(lǐng)域。更具體地，設(shè)及一種針對主動配電 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，通過連續(xù)潮流算法得到的裕 度指標(biāo)可W對電力系統(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] 目前對于電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法的研究，國內(nèi)外的研究方向主要集 中在采用連續(xù)潮流算法對輸電網(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。
[0004]目前，大量分布式電源接入到主動配電網(wǎng)中，使得主動配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行控制 存在很多問題和挑戰(zhàn)。其中，主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性是主動配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行控 制的分析基礎(chǔ)和計算依據(jù)，所W，如何判定主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的問題是主動配 電網(wǎng)領(lǐng)域的新問題和關(guān)鍵性問題，迫切需要開展研究，W發(fā)展適用于主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電 壓穩(wěn)定性判定方法。
[0005] 主動配電網(wǎng)具有支路參數(shù)R/X比值較大、=相負(fù)荷的不對稱、分布式電源高滲透 率接入等特點，表現(xiàn)出與輸電網(wǎng)不同的特性。但牛頓-拉夫遜方法對電壓初值非常敏感，且 收斂性較差，特別是，主動配電網(wǎng)中支路參數(shù)R/X比值較大，從而導(dǎo)致雅可比矩陣無法實現(xiàn) 解禪。因此，現(xiàn)有的基于牛頓-拉夫遜方法建立起來的連續(xù)潮流算法并不適用于對主動配 電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性進(jìn)行判定。
[0006] 因此，需要提供一種針對主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法，該方法能夠準(zhǔn) 確地判定出主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，為主動配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行控制提供分析基礎(chǔ) 和計算依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種針對主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法，實現(xiàn)對 主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的準(zhǔn)確判定，從而為主動配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行控制提供分 析基礎(chǔ)和計算依據(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] 一種針對主動配電網(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算主動配電網(wǎng)中各節(jié)點的節(jié)點電壓， 生成主動配電網(wǎng)的初始運行狀態(tài)；
[0012]S3、預(yù)測主動配電網(wǎng)各未來運行狀態(tài)中各節(jié)點的節(jié)點電壓，并利用基于靈敏度矩 陣的前推回代算法對每一次預(yù)測過程中的節(jié)點電壓進(jìn)行校正，生成主動配電網(wǎng)各未來運行 狀態(tài)；
[0013] S4、利用局部參數(shù)化方法計算負(fù)荷參數(shù)分量，如果負(fù)荷參數(shù)分量大于零則主動配 電網(wǎng)的負(fù)荷未達(dá)到靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點，轉(zhuǎn)入步驟S3 ;如果負(fù)荷參數(shù)分量小于等于零則主 動配電網(wǎng)的負(fù)荷已達(dá)到靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點，轉(zhuǎn)入步驟S5 ;
[0014] S5、擬合得出主動配電網(wǎng)的PV曲線，計算主動配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定裕度，并根據(jù)主動 配電網(wǎng)的PV曲線和電壓穩(wěn)定裕度判定主動配電網(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)點關(guān)聯(lián)矩陣、節(jié) 點阻抗矩陣W及PV節(jié)點的靈敏度矩陣。
[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算主動配電網(wǎng)的初始運行狀態(tài)中各 支路電流和各節(jié)點電壓；
[0021] S2. 3、根據(jù)基于靈敏度矩陣的前推回代算法計算得到的各節(jié)點電壓，生成主動配 電網(wǎng)的初始運行狀態(tài)。
[0022] 優(yōu)選地，步驟S2.2的過程為：
[0023] 根據(jù)主動配電網(wǎng)的節(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣計算前推、回代的迭代過程中各支路電流和各節(jié) 點的節(jié)點電壓；
[0024] 在前推回代算法的每一次迭代過程中，判定各節(jié)點電壓是否滿足設(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)點的無功功率，利用修正后的節(jié)點無功功率重 新計算此次迭代過程中的各支路電流和各節(jié)點電壓；
[00巧]根據(jù)基于靈敏度矩陣的前推回代算法計算得到的各節(jié)點電壓，生成主動配電網(wǎng)的 初始運行狀態(tài)。
[002引優(yōu)選地，修正節(jié)點的無功功率的方法為：
[0027] 若節(jié)點為電壓靜特性節(jié)點，則根據(jù)分布式電源模型進(jìn)行無功功率修正；
[0028] 若節(jié)點為PV節(jié)點，則根據(jù)PV節(jié)點的靈敏度矩陣進(jìn)行無功功率修正，公式如下：
[0029] AQ=M-1AV
[0030] Qk=Qk-i+AQ
[003。 公式中，M為PV節(jié)點的靈敏度矩陣，
n為PV節(jié)點的個數(shù)，AVi為節(jié) 點i的電壓幅值增量
，AQi為節(jié)點i注入的無功功率增量；Qk為第k次潮流 計算得出的PV節(jié)點的無功功率的修正值，Qk_i為第k-1次潮流計算得出的PV節(jié)點的無功功 率的修正值，其中PV節(jié)點的靈敏度矩陣M的定義如下：
[0032]
[003引公式中，Z。為第i個PV節(jié)點的自阻抗；Z。為第i個PV節(jié)點和第j個PV節(jié)點之 間的互阻抗。
[0034] 優(yōu)選地，步驟S4包括如下子步驟：
[00巧]S4. 1、通過切線法預(yù)測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 動配電網(wǎng)第二個運行狀態(tài)中各節(jié)點的節(jié)點電壓，生成主動配電網(wǎng)第二個運行狀態(tài)；
[0036] S4. 2、通過割線法預(yù)測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 動配電網(wǎng)第=個運行狀態(tài)中各節(jié)點的節(jié)點電壓，生成主動配電網(wǎng)第=個運行狀態(tài)；
[0037] S4. 3、采用拉格朗日二階插值法預(yù)測并利用基于靈敏度矩陣的校正方法進(jìn)行校 正，得到主動配電網(wǎng)第四個及W后的運行狀態(tài)中各節(jié)點的節(jié)點電壓，生成主動配電網(wǎng)第四 個及W后的運行狀態(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] 更新主動配電系統(tǒng)運行狀態(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)測過程中得到的主動配電網(wǎng)中 各支路電流和各節(jié)點電壓；
[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)點電壓，生成主動配電網(wǎng)的 當(dāng)前運行狀態(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)測過程中得到的主動配 電網(wǎng)中各支路電流和各節(jié)點電壓的過程為：
[0043] 根據(jù)主動配電網(wǎng)的節(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣計算前推、回代的迭代過程中各支路電流和各節(jié) 點的節(jié)點電壓；
[0044] 在前推回代算法的每一次迭代過程中，判定各節(jié)點電壓是否滿足設(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)點的無功功率，利用修正后的節(jié)點無功功率 重新計算此次迭代過程中的各支路電流和各節(jié)點電壓。
[0045] 優(yōu)選地，修正節(jié)點的無功功率的方法為：
[0046] 若節(jié)點為電壓靜特性節(jié)點，則根據(jù)分布式電源模型進(jìn)行無功功率修正；
[0047] 若節(jié)點為PV節(jié)點，則根據(jù)PV節(jié)點的靈敏度矩陣進(jìn)行無功功率修正，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)點的靈敏度矩陣，
，n為PV節(jié)點的個數(shù)，AVi為節(jié) 點i的電壓幅值增量；
A Qi為節(jié)點i注入的無功功率增量；Qk為第k次潮流 計算得出的PV節(jié)點的無功功率的修正值，Qk_i為第k-1次潮流計算得出的PV節(jié)點的無功功 率的修正值，其中PV節(jié)點的靈敏度矩陣M的定義如下：
[0051]
[005引公式中，Z。為第i個PV節(jié)點的自阻抗；Z。為第i個PV節(jié)點和第j個PV節(jié)點之 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)方案是針對主動配電網(wǎng)的特點和特性提出的，適用于對主動配電 網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的判定，能夠準(zhǔn)確地判定出主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，從而為主 動配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行控制提供分析基礎(chǔ)和計算依據(jù)，且本發(fā)明所述技術(shù)方案具有判定結(jié) 果準(zhǔn)確、計算速度快、收斂性好的優(yōu)點。同時，本發(fā)明所述技術(shù)方案在判定過程中依據(jù)分布 式電源的工作原理和控制特性，設(shè)計了不同類型的分布式電源模型，使得對分布式電源的 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。
【附圖說明】
[0055] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0056] 圖1示出針對主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法流程圖。
[0057] 圖2示出針對主動配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性判定方法中適用于主動配電網(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配電網(wǎng)前后節(jié)點的PV曲線對比圖， 其中，3-a示出PQ類型分布式電源并入主動配電網(wǎng)前后節(jié)點的PV曲線對比圖，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配電網(wǎng)后前后節(jié)點的PV曲 線對比圖，3-C示出PV類型分布式電源并入主