一種提高交直流混聯(lián)電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高電壓穩(wěn)定性的方法，具體涉及一種提高交直流混聯(lián)電網(wǎng)靜態(tài) 電壓穩(wěn)定性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，評(píng)價(jià)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)主要有電壓幅值指標(biāo)、各種靈敏度指標(biāo)、功率裕 度指標(biāo)、最小奇異值指標(biāo)、特征值指標(biāo)等。電壓幅值指標(biāo)非常直觀，但是由于電壓變化的非 線性特性，電壓幅值并不能反映出系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定水平和無功支持能力。各種靈敏度 指標(biāo)的求解過程不反映實(shí)際系統(tǒng)從運(yùn)行點(diǎn)向臨界點(diǎn)的過渡過程，不考慮負(fù)荷特性、發(fā)電機(jī) 無功約束等各種限制性因素的影響，物理意義并不是很明確，但是求解比較簡(jiǎn)單、快捷，同 一運(yùn)行狀態(tài)下不同母線上的靈敏度指標(biāo)擁有可比性，可以作為輔助分析指標(biāo)，幫助運(yùn)行人 員確定系統(tǒng)的相對(duì)弱負(fù)荷母線和弱區(qū)域，便于及時(shí)采取措施和進(jìn)行有效監(jiān)控。有功裕度非 常直觀，但是受負(fù)荷增長(zhǎng)和發(fā)電出力的不同組合方式的影響，具有一定的不確定性；無功裕 度與系統(tǒng)的有功負(fù)荷能力強(qiáng)相關(guān)，結(jié)果具有很強(qiáng)的確定性，參考價(jià)值高，但對(duì)于弱聯(lián)系的電 網(wǎng)結(jié)構(gòu)，無功裕度并不能直接反映研究區(qū)域的電壓穩(wěn)定水平。最小奇異值指標(biāo)和特征值指 標(biāo)類似，物理意義明確，但線性特性不好，計(jì)算量大，而且，對(duì)于接近有功約束和無功約束的 發(fā)電機(jī)，最小奇異值指標(biāo)和特征值指標(biāo)的變化規(guī)律不穩(wěn)定，而電壓穩(wěn)定通常需要關(guān)注的正 是接近有功約束或無功約束的運(yùn)行狀態(tài)，因此限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種提高交直流混聯(lián)電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn) 定性的方法，建立交直流混聯(lián)電網(wǎng)的高峰負(fù)荷方式仿真模型，找出電壓最薄弱點(diǎn)和電壓次 薄弱點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算電壓最薄弱點(diǎn)和電壓次薄弱點(diǎn)各自的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度無功補(bǔ)償 需求
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明提供一種提高交直流混聯(lián)電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的方法，所述方法包括以下 步驟：
[0006] 步驟1 :建立交直流混聯(lián)電網(wǎng)的高峰負(fù)荷方式仿真模型；
[0007] 步驟2 :采用PSD軟件計(jì)算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度， 并找出電壓薄弱節(jié)點(diǎn)，包括電壓最薄弱點(diǎn)和電壓次薄弱點(diǎn)；
[0008] 步驟3 :調(diào)整負(fù)荷分布，進(jìn)而得到電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度；
[0009] 步驟4 :采用PSD軟件計(jì)算電壓薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度和無功補(bǔ)償 需求，加裝無功補(bǔ)償設(shè)備；
[0010] 步驟5 :采用PSD軟件計(jì)算加裝無功補(bǔ)償設(shè)備后電壓薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜 合靈敏度和靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度，對(duì)比加裝無功補(bǔ)償設(shè)備前后交直流混聯(lián)電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn) 定性。
[0011] 所述步驟1中，采用PSD-BPA軟件建立交直流混聯(lián)電網(wǎng)的高峰負(fù)荷方式仿真模型， 所述高峰負(fù)荷指直流混聯(lián)電網(wǎng)所處水平年的最大負(fù)荷，所述高峰負(fù)荷方式仿真模型采用 50%III型馬達(dá)+50%恒阻抗模型，運(yùn)行電壓水平保持在0. 95~0. 98pu，保留3%的旋轉(zhuǎn)備 用。
[0012] 所述步驟2具體包括以下步驟：
[0013] 步驟2-1:在高峰負(fù)荷方式下，采用PSD軟件計(jì)算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和 靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度；
[0014] 所述靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度包括有功裕度和無功裕度；
[0015] 所述靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度包括負(fù)荷節(jié)點(diǎn)無功功率增量與電壓增量之比dQyd\、負(fù) 荷節(jié)點(diǎn)有功功率增量與電壓增量之比dPyd\、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓增量與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓增量之 比dUydt、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)無功功率增量與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓增量之比dQydt、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功功 率增量與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓增量之比dPe/d\以及發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)無功功率增量與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)無功功 率增量之比dQydQu其中，dQt表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)無功功率增量，dV^表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓增量，dP^ 表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率增量，dUe表示發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓增量，dQe表示發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)無功功率 增量，dPe表示發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)有功功率增量，d(^表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)無功功率增量；
[0016] 步驟2-2:找出電壓最薄弱點(diǎn)和電壓次薄弱點(diǎn)；具體有：
[0017] 步驟2-2-1:確定電壓最薄弱點(diǎn)的特征以及特征的重要度優(yōu)先級(jí)；
[0018] 所述電壓最薄弱點(diǎn)具有如下特征：1)靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度變化率最小，2)臨 界電壓最高，3)無功裕度最低，4)無功儲(chǔ)備缺額最大；以上四個(gè)特征的重要度優(yōu)先級(jí)為 1)>2)>3)>4)；
[0019] 步驟2-2-2:定義電壓最薄弱點(diǎn)和電壓次薄弱點(diǎn)；
[0020] 所述電壓最薄弱點(diǎn)是指運(yùn)行電壓與臨界電壓之差再除以靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度得 到的商最小的節(jié)點(diǎn)；
[0021] 所述電壓次薄弱點(diǎn)是指運(yùn)行電壓與臨界電壓之差再除以靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度得 至_商接近電壓最薄弱點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，電壓次薄弱點(diǎn)的運(yùn)行電壓與臨界電壓之差小于〇. 〇3pu;
[0022] 步驟2-2-3 :根據(jù)電壓最薄弱點(diǎn)的特征以及電壓最薄弱點(diǎn)和電壓次薄弱點(diǎn)的定 義，篩選出電壓最薄弱點(diǎn)和電壓次薄弱點(diǎn)。
[0023] 所述步驟3中，調(diào)整負(fù)荷分布，使得電壓最薄弱點(diǎn)的運(yùn)行電壓逼近臨界電壓，采用 PSD軟件計(jì)算調(diào)整負(fù)荷分布后電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度，選擇調(diào)整負(fù)荷分布 前后變化最小的靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度，設(shè)選出的靜態(tài)電壓穩(wěn)定靈敏度為dQyd\、dUydVjP dQe/d\，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)，進(jìn)而得到電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度。
[0024] 令x=dQydVpy=dtVdVjiz=dQs/dVt，設(shè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的無功缺額為Qx，有：
[0028] 其中，Uc表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)臨界電壓，h表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)運(yùn)行電壓，f(x)、辦〇)、Mz)均 為中間量；
[0029] 構(gòu)造拉格朗日函數(shù)L，有：
[0030]
:⑷
[0031] 其中，A和y表示相對(duì)權(quán)重系數(shù)；
[0032] 求拉格朗日函數(shù)L分別對(duì)x、y、z的偏導(dǎo)a、b、c，SP?=乩/civ,h況/加，&=遝/如 于是偏導(dǎo)a、b、c相加最小的節(jié)點(diǎn)即為拉格朗日駐點(diǎn)，求取偏導(dǎo)a、b、c在拉格朗日駐點(diǎn)的拉 格朗日函數(shù)值，可得電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度S，有：
[0033]S= (a+ 入 *b+u*c) / (1+ 入 +u) (5)。
[0034] 所述步驟4包括以下步驟：
[0035] 步驟4-1:根據(jù)電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度S，得到該電壓最薄弱 節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量De，有：
[0036] DC=S*AU (6)
[0037] 其中，AU表示電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行電壓增量；
[0038] 結(jié)合該電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的無功裕度DY，計(jì)算得到該電壓最薄弱節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償需 求仏，有：
[0039] Dx= Dc-D y (7)
[0040] 步驟4-2:采用PSD軟件計(jì)算電壓次薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度以及電 壓次薄弱節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償需求，并加裝無功補(bǔ)償設(shè)備。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0042]1、本發(fā)明提供的提高交直流混聯(lián)電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的方法能夠應(yīng)用于交直 流混聯(lián)電網(wǎng)，考慮了動(dòng)態(tài)過程中的負(fù)荷特性、發(fā)電機(jī)有功和無功約束、有功和無功的耦合作 用等各種因素的影響，反映出電壓穩(wěn)定性在不同方向的變化，應(yīng)用于電壓穩(wěn)定控制，不會(huì)過 分依賴調(diào)度運(yùn)行人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)；
[0043] 2、本發(fā)明通過計(jì)算各薄弱節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定綜合靈敏度，計(jì)算各薄弱節(jié)點(diǎn)的無 功補(bǔ)償需求，加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，為系統(tǒng)無功規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行控制決策提供有力的依據(jù)；
[0044] 3、本發(fā)明具有可操作性強(qiáng)、考慮因素全面、方案合理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行、計(jì)算結(jié)果清 晰有實(shí)用價(jià)值、能夠用于具體指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和良好的 市場(chǎng)前景。
【附圖說明】
[0045] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提高交直流混聯(lián)電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0047]目前評(píng)價(jià)靜態(tài)電壓穩(wěn)定水平最實(shí)用的指標(biāo)還是綜合運(yùn)用裕度指標(biāo)和靈敏度指標(biāo)。 但是，有功裕度指標(biāo)需要考慮對(duì)更多運(yùn)行方式的適應(yīng)性，無功裕度指標(biāo)需要考慮對(duì)節(jié)點(diǎn)所 在區(qū)域的