一種實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法與流程

2023-07-12 09:12:26

本發明屬於電力系統電壓穩定
技術領域：
，尤其涉及一種實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法。
背景技術：
：靜態電壓穩定性分析的理論基礎是潮流方程的可行性理論，通常以電力網絡的功率輸送極限作為判斷電力系統靜態電壓穩定性的指標。吳政球，李日波，鍾浩，曾興嘉，李連偉.電力系統靜態電壓穩定極限及裕度計算綜述[j].電力系統及其自動化學報，2010，22(1):126-132，對負荷裕度、雅克比矩陣奇異值、靈敏度指標、阻抗模等常用的靜態電壓穩定指標進行了綜述，對比了連續潮流法、直接法、非線性規劃法、奇異值分解法、靈敏度法等常用的電壓穩定指標計算方法的優缺點。靜態電壓穩定域是描述電力系統靜態電壓穩定邊界的一種有效工具，已有的靜態電壓穩定域構建方法都是基於電力系統具體運行參數構建的坐標系。牛犇，餘貽鑫，賈宏傑，楊延濱，何南強，唐智育，張毅明，付紅軍.靜態電壓穩定域的三維可視化技術[j].電網技術，2005，29(7):56-59，王剛，張雪敏，梅生偉.靜態電壓穩定域邊界的二次近似分析[j].中國電機工程學報，2008，28(19):30-35，等研究者定義靜態電壓穩定域的邊界是潮流方程的奇異點，利用電力系統奇異點處的潮流方程，得到線路空間內靜態電壓穩定邊界的二次近似方程，從而得到一類靜態電壓穩定域邊界的幾何形狀描述，實現了穩定域的可視化。已有的靜態電壓域構建方法都是基於電力系統具體運行參數構建的坐標系，通常較為複雜，電力系統調度運行人員難以直觀的掌握電力系統的靜態電壓穩定狀態。因此，如何設計一個更為簡潔、便於理解和實現的靜態電壓穩定域是需要解決的問題。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明提供一種實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法，能夠更為簡潔、便於理解的描繪出電力系統靜態電壓穩定域。本發明是通過如下的技術方案來解決上述技術問題的：一種實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法，包括以下幾個步驟：步驟1、採集電力系統的運行參數，根據電力系統運行分析的需求，構建電力系統的n-n預想故障集合sc；步驟2、基於電力系統當前的運行狀態和參數，逐個考慮預想故障集合sc中的全部預想故障情況，建立第m個預想故障情況下電力系統靜態電壓穩定負荷裕度計算的優化模型pm為：pm:min-λms.t.f(x,λm)＝0g(x)≤0其中，λm是第m個預想故障情況對應的電力系統負荷裕度，m∈sc，f(x,λm)＝0是含負荷裕度的增廣潮流方程，g(x)≤0是電力系統靜態穩定運行約束和電力設備的物理限制約束；x是電力系統增廣潮流方程的變量；步驟3、採用優化算法逐個計算優化模型pm，得到電力系統預想故障集合中全部預想故障情況對應的負荷裕度λm，m∈sc；判斷是否完成全部預想故障情況對應的負荷裕度λm的計算，如果是，進入下一步；如果不是，則繼續計算負荷裕度λm；步驟4、建立一個二維坐標軸，橫坐標為負荷水平，縱坐標為預想故障情況；步驟5、按升序排列負荷裕度λm，m∈sc，在所述二維坐標軸中，以預想故障情況對應的電力系統負荷裕度λm作為負荷水平坐標軸上的一個點；步驟6、以負荷裕度為中心，其左側形成靜態電壓穩定域，其右側形成靜態電壓不穩定域；步驟7、輸出電力系統靜態電壓穩定域和不穩定域的可視化圖形。進一步的，所述步驟1中電力系統的n-n預想故障集合sc常用的是n-1或n-2預想故障集合sc。進一步的，所述步驟3中的優化算法採用原始對偶內點算法，具有很好的快速收斂性和魯棒性，非常適合於求解大規模非線性規劃問題。進一步的，所述原始對偶內點算法的求解步驟包括：①引入鬆弛變量，將步驟2中的不等式約束轉換為等式約束；②將不含不等式約束的優化模型構造成拉格朗日函數；③根據拉格朗日函數，推導擾動kkt條件方程組；④採用牛頓法求解擾動kkt條件方程，即可獲得優化模型的解。進一步的，所述實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法採用matlab語言編程來實現。與現有技術相比，本發明所提供的實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法，通過對預想故障集合中全部預想故障情況對應的靜態電壓穩定負荷裕度排序，從而獲得靜態電壓穩定邊界，所述可視化方法易於實現，可用於電力系統的在線計算；本發明得到的靜態電壓穩定域更為簡潔、直觀，便於電力系統調度運行人員理解和使用。附圖說明為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一個實施例，對於本領域普通技術人員來說，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明一種實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法的流程圖；圖2是本發明ieee-30節點電力系統靜態電壓穩定域圖形展示。具體實施方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。如圖1所示，本發明所提供的一種實現電力系統靜態電壓穩定域的可視化方法採用matlab語言編程實現，以ieee-30節點電力系統靜態電壓穩定域分析為例，包括以下幾個步驟：步驟1、採集電力系統的運行參數，根據電力系統運行分析的需求，構建包含10個n-1預想故障情況的電力系統預想故障集合sc，具體如表1所示；表1ieee-30系統n-1預想故障集故障編號首端節點末端節點支路112支路213支路324支路434支路525支路626支路746支路857支路967支路1068步驟2、基於電力系統當前的運行狀態和參數，逐個考慮預想故障集合sc中的全部預想故障情況，建立第m個預想故障情況下電力系統靜態電壓穩定負荷裕度計算的優化模型pm為：pm:min-λmi,j∈sb其中，λm是第m個預想故障情況對應的電力系統負荷裕度，m∈sc；sb為節點集合；sg為發電機節點集合；sr為無功源集合；pgi為節點i發電機發出的有功功率；qri為節點i各類無功源發出的無功功率；pli和qli分別為節點i負荷有功和無功功率；bpi和bqi分別為節點i的負荷增加方向；vi和δi分別為節點i的電壓幅值和相角；yij為節點導納矩陣元素；δij＝δi-δj-αij，αij為節點導納矩陣相應元素相角；pgi分別為pgi對應上下限；qri分別為qri對應上下限；vi分別是節點i電壓幅值上下限；電力系統增廣潮流方程的變量x包括發電機發出的有功功率pgi、無功源發出的無功功率qri、節點負荷有功功率pli、節點負荷無功功率qli、節點電壓幅值vi和節點電壓相角δi；步驟3、採用原始對偶內點算法逐個計算優化模型pm，得到ieee-30節點電力系統預想故障集合中全部預想故障情況對應的負荷裕度λm，如表2所示；判斷是否完成全部預想故障情況對應的負荷裕度λm的計算，如果是，進入下一步；如果不是，則繼續計算負荷裕度λm；表2ieee-30節點電力系統預想故障集對應負荷裕度故障編號負荷裕度支路11.6926支路21.6915支路31.7324支路41.6999支路51.7326支路61.6974支路71.7101支路81.7273支路91.7922支路101.7529步驟4、建立一個二維坐標軸，橫坐標為負荷水平，縱坐標為預想故障情況；步驟5、按升序排列負荷裕度λm，在所述二維坐標軸中，以預想故障情況對應的電力系統負荷裕度λm作為負荷水平坐標軸上的一個點；步驟6、以負荷裕度為中心，其左側形成靜態電壓穩定域，其右側形成靜態電壓不穩定域，如圖2所示；步驟7、輸出電力系統靜態電壓穩定域和不穩定域的可視化圖形，如圖2所示，從圖中可以看出，本發明可以簡潔的描繪出電力系統靜態電壓穩定域。以上所揭露的僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或變型，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12