一种基于广域量测的电力系统动态稳定性评估方法

摘要

本发明公开了一种基于广域量测的电力系统动态稳定性评估方法，包括以下步骤：建立电压稳定指标；监测主站，收集拓扑结构变化信息，将数据通过广域通信网发送给监测子站；各节点的监测子站接收电源管理单元测量的该节点的母线电压和源节点电压信息；计算系统电压稳定指标；本发明通过预测负荷节点最大传输功率和监测系统运行点的运行区域，提出了一种监测电压稳定的局部指标方法，并利用广域测量系统，将它应用于在线电压稳定监测，克服了基于参数辨识的指标不能对联络节点进行电压稳定评估及线路指标在线应用时等值电源的电压幅值相对于被监控母线的电压幅值有强耦合的缺陷。

主权项

一种基于广域量测的电力系统动态稳定性评估方法，其特征是：包括以下步骤：(1)建立电压稳定指标；(2)监测主站，收集拓扑结构变化信息，将数据通过广域通信网发送给监测子站；(3)各节点的监测子站接收电源管理单元测量的该节点的母线电压和源节点电压信息；(4)计算系统电压稳定指标：各监测子站将计算的电压稳定指标通过广域通信网传递给监测主站，监测主站计算系统电压稳定指标；所述步骤(3)具体为：节点j的监测子站接收到电源管理单元测量到的节点j母线电压及源节点电压信息后，按单电源功率传输等值系统模型计算函数sgn x_j、功率极限Pmax_j、Qmax_j和Smax_j、功率裕度Pmargin_j、Qmargin_j和Smargin_j及电压稳定功率裕度指标；所述步骤(1)建立电压稳定指标的具体为：建立电力系统传输功率模型：将每条电力系统的电力传输线路简化成简单电力系统传输功率模型，其中，U_s∠θ为电源端电压，线路阻抗为Z_L＝R+jX，负荷侧电压为U_r∠0，负荷功率为则，符合有功功率和无功功率可以分别表示为：$P=U_r[(U_{S}cos\theta -U_r)\frac{R}{R^2+X^2}+U_{S}sin\theta \frac{X}{R^2+X^2}]---\left(1\right)$$Q=U_r[(U_{S}cos\theta -U_r)\frac{X}{R^2+X^2}+U_{S}sin\theta \frac{R}{R^2+X^2}]---\left(2\right)$联合两式，消除cosθ和sinθ，可以解得：${U_r}^2=(\beta \pm \sqrt{{\beta }^2-1})\sqrt{(P^2+Q^2)(R^2+X^2)}---\left(3\right)$式中，$\beta =\frac{{U_S}^2-2PR-2QX}{2\sqrt{(P^2+Q^2)(R^2+X^2)}}\ge 1,$由于则当β>1时，式(3)中的高值解对应PV曲线的上半支解，低值解对应PV曲线的下半支解；而当β<1时，系统没有平衡点，当β＝1时系统位于PV曲线的拐点；定义符号函数sgn x为：$\mathrm{sgn}x=\left\{\begin{array}{cc}1,& x>1\\ 0,& x=1\\ -1,& x<1\end{array}\right.---\left(4\right)$式中，$x=\frac{{U_r}^2}{\sqrt{P^2+Q^2}·\sqrt{R^2+X^2}}$函数sgnx给出了运行点是否工作在PV曲线上半支或下半支的信息；取负荷裕度Pmargin、Qmargin和Smargin分别为Pmargin＝Pmax‑P   (5)Qmargin＝Qmax‑Q   (6)Smargin＝Smax‑S   (7)其中：Pmax为无功功率Q固定，增加有功功率P时，PV曲线拐点的功率；Qmax为有功功率P固定，增加负荷无功功率Q时，QV曲线拐点的功率值；Smax为恒定功率因数条件下，增加负荷S时，PV曲线拐点的负荷总量；由系统达到功率传输极限的条件(β＝1)及式(5)～(7)可知：在系统功率传输极限点，负荷裕度Pmargin、Qmargin和Smargin同时等于0；因此，度量运行点偏离系统功率传输极限点的距离用其中最小值给出，定义电压稳定指标voltage instability index，VSI为：$I_{VSI}=\mathrm{sgn}x·\min \left(\left|\frac{P_{m\arg in}}{P_{\max }}\right|,\left|\frac{Q_{m\arg in}}{Q_{\max }}\right|,\left|\frac{S_{m\arg in}}{S_{\max }}\right|\right)---\left(8\right).$