CN103901319B - 电网暂态电压稳定性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电网暂态电压稳定性检测方法，通过收集电网运行数据，包括系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息，设定电网的运行方式集、典型故障集以及节点集；采用计算机时域仿真方法分别对所述节点集中的各个节点在特定运行方式下的各种故障进行时域仿真，记录所述节点在故障发生后的电压情况；然后根据仿真结果分别计算电网在单一故障下以及在多个故障下节点和系统的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，根据所述电压暂降严重性指标和电压合格性指标判断节点和系统的暂态电压稳定性。本发明更加准确、简单地检测实际电力系统的暂态电压稳定性，通过本发明提出的电压暂降严重性指标可判断实际电网中任意节点和整个系统的暂态电压稳定性。

Description

电网暂态电压稳定性检测方法

技术领域

本发明涉及电网检测的技术领域，特别是涉及一种电网暂态电压稳定性检测方法。

背景技术

从上世纪80年代后期至今国内外发生的电压失稳乃至崩溃事故造成了严重的经济损失，对电力系统安全评估提出了新的挑战。大部分电压崩溃事故源于电力系统在某个运行状态下受到大的干扰后失去稳定，属于暂态失稳。因此，电力系统在受到大扰动时的暂态电压稳定性检测方法至关重要。

目前，暂态电压稳定性的检测方法主要有直接法、极限切除时间法和暂态电压稳定裕度法，它们的特点分述如下。

(1)直接法：直接法是一种考虑暂态电压跌落限制的方法。根据带约束动力系统稳定域理论，其受限稳定边界由边界上不稳定平衡点、周期轨和半鞍点的稳定流形以及部分可行域边界构成。而半鞍点的稳定流形是受限稳定边界的重要部分，可用半鞍点处的等能量面来近似。暂态电压跌落限制可以考虑为对故障后电力系统的一个约束。根据电力系统结构保持模型，寻找到和故障相关的一个半鞍点，然后以该点能量作临界能量，保证故障后系统满足暂态电压跌落约束。该方法的缺点是半鞍点的选取不合适或者所选取能量函数本身的局限性，可能导致检测产生较大误差。

(2)极限切除时间法：在电力系统中，引起暂态电压失稳的主要是响应速度较快的设备和控制，如电动机负荷及高压直流(HVDC)装置等。以容易引起暂态电压失稳的电动机电磁转矩-滑差曲线为基础，从故障前电动机的滑差s0增大到故障切除稳定后电动机滑差s1所经过的时间就是故障的极限切除时间。极限切除时间越长，表明电网的暂态电压稳定水平越高。该方法的缺点是只考虑了电动机负荷的影响，且实际系统中难以获取每一个电动机的电磁转矩-滑差曲线，无法得到实际系统的电压暂态稳定性。

(3)暂态电压稳定裕度法：暂态电压稳定裕度法是考虑电动机负荷动态特性的检测方法。通过观察感应电动机节点电压达到极值时感应电动机的运动特性来判断它的稳定性。如果感应电动机在其节点电压达到最小值时仍然加速,则认为滑差在这之后将继续减小,感应电动机将保持稳定；如果感应电动机在其节点电压达到最大值时还在减速,则滑差在这之后必然继续增大,感应电动机将失去稳定。把临界值时刻的滑差导数的负值作为暂态电压稳定裕度，裕度越大，表明系统暂态电压稳定性越好。该方法的不足之处在于计算量大、需要采用搜索策略进行拟合临界值。

总体来说，对于暂态电压稳定性的检测，目前尚缺少一种精确而适用于实际大型电网的稳定性检测方法。

发明内容

针对现有的电网暂态电压稳定性检测方法不够准确的技术问题，本发明提出一种更准确的电网暂态电压稳定性检测方法。

一种电网暂态电压稳定性检测方法，包括以下步骤：

收集电网运行数据，包括系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息；

根据所述系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息，对所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集；

根据所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集，采用计算机时域仿真方法分别对所述节点集中的各个节点在特定运行方式下的各种故障进行时域仿真，记录所述节点在故障发生后的电压情况；

根据故障后节点电压的时域仿真结果，计算单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标：

${\mathrm{Se}}_{i,j}=D_{i,j}+{\∫}_{t_0}^{t_0+{\mathrm{\Δt}}_1}(V_{L1}-V_{i,j}(t\left)\right)dt;$

当V_i,j(t)＜V_L2且Δt₂＞s_v秒,或V_i,j(∞)＜V_L1时，Fp_i,j＝0，否则Fp_i,j＝1；

其中，Se_i,j为单一故障下节点的电压暂降严重性指标，Fp_i,j为单一故障下节点的电压合格性指标；D_i,j为罚函数，当V_i,j(t)＜V_L2且Δt₂＞s_v秒,或V_i,j(∞)＜V_L1时，D_i,j＝p；否则，D_i,j＝0；p为罚函数对不满足电压稳定判据的惩罚值，V_L1、V_L2分别为预设的第一电压阈值和第二电压阈值，s_v为节点电压低于预设的第二电压阈值的持续时间限值，t₀为故障开始的时间，V_i,j(t)为故障i情况下节点j在t时刻的电压标幺值，Δt₁、Δt₂分别为故障i时节点j电压低于V_L1、V_L2的持续时间，V_i,j(∞)为故障发生的动态过程结束后的电压；

根据所述典型故障集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，计算在所述典型故障集中的多个故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标：

${\mathrm{Se}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_i{\mathrm{Se}}_{i,j}$

${\mathrm{Fp}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Π}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}$

其中，M为个故障的个数，Se_Σ,j是M个故障中节点的电压暂降严重性指标，Fp_Σ,j是M个故障中节点的电压合格性指标；w_i为其中一个故障i的权重值；

根据所述节点集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标电压合格性指标，计算系统的电压暂降严重性指标与电压合格性指标以及系统电压合格率：

${\mathrm{Fp}}_{i,\Σ}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}$

${\mathrm{Pr}}_{i,\Σ}=\frac{{\mathrm{Fp}}_{i,\Σ}}{N}\×100\%$

式中，Se_i,Σ为系统在故障i下的电压暂降严重性指标，Fp_i,Σ为系统在故障i下的电压合格性指标，Pr_i,Σ为系统在故障i下的电压合格率；为节点j的权重值；

根据所述电压暂降严重性指标和所述电压合格性指标计算结果判断节点和系统的暂态电压稳定性，包括：

根据各个所述电压暂降严重性指标对节点和系统进行暂态电压稳定性比较，其中，指标数值越大，暂态电压稳定性越差，反之则稳定性越好；

根据各个所述电压合格性指标判断节点和系统的暂态电压稳定性，其中，对于单个节点，若所述电压合格性指标为1，则判断所述节点暂态电压稳定，若所述电压合格性指标为0，则判断所述节点暂态电压失稳；对于系统，若所述电压合格性指标等于系统节点集的关注节点数N，则判断所述系统暂态电压稳定，反之则判断所述系统暂态电压失稳。

本发明的电网暂态电压稳定性检测方法中，通过收集电网运行数据，包括系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息设定电网的运行方式集、典型故障集以及节点集；采用计算机时域仿真方法分别对所述节点集中的各个节点在特定运行方式下的各种故障进行时域仿真，记录所述节点在故障发生后的电压情况；然后根据仿真结果分别计算电网在单一故障下以及在多个故障下节点和系统的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，根据所述电压暂降严重性指标和电压合格性指标判断节点和系统的暂态电压稳定性。由于所述运行方式集、典型故障集以及节点集是基于收集的电网运行数据建立的，因此时域仿真能够准确地仿真在各种故障情况下的节点和系统的在运行情况，以此获得的电压暂降严重性指标和电压合格性指标能够准确反映电网的暂态电压稳定性，提高电网暂态电压稳定性检测的准确度。

本发明更加准确、简单地检测实际电力系统的暂态电压稳定性，通过本发明提出的电压暂降严重性指标可判断实际电网中任意节点和整个系统的暂态电压稳定性。

附图说明

图1是本发明电网暂态电压稳定性检测方法的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明电网暂态电压稳定性检测方法的流程示意图。

所述电网暂态电压稳定性检测方法，包括以下步骤：

S101，收集电网运行数据，包括系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息；

S102，根据所述系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息，对所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集；

S103，根据所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集，采用计算机时域仿真方法分别对所述节点集中的各个节点在特定运行方式下的各种故障进行时域仿真，记录所述节点在故障发生后的电压情况；

S104，根据故障后节点电压的时域仿真结果，计算单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标：

${\mathrm{Se}}_{i,j}=D_{i,j}+{\∫}_{t_0}^{t_0+{\mathrm{\Δt}}_1}(V_{L1}-V_{i,j}(t\left)\right)dt;$

当(V_i,j(t)＜V_L2且Δt₂＞s_v秒)或(V_i,j(∞)＜V_L1)时，Fp_i,j＝0，否则Fp_i,j＝1；

其中，Se_i,j为单一故障下节点的电压暂降严重性指标，Fp_i,j为单一故障下节点的电压合格性指标；D_i,j为罚函数，当V_i,j(t)＜V_L2且Δt₂＞s_v或V_i,j(∞)＜V_L1时，D_i,j＝p；否则，D_i,j＝0；p为罚函数对不满足电压稳定判据的惩罚值，V_L1、V_L2分别为预设的第一电压阈值和第二电压阈值，s_v为节点电压低于预设的第二电压阈值的持续时间限值，t₀为故障开始的时间，V_i,j(t)为故障i情况下节点j在t时刻的电压标幺值，Δt₁、Δt₂分别为故障i时节点j电压低于V_L1、V_L2的持续时间，V_i,j(∞)为故障发生的动态过程结束后的电压；

S105，根据所述典型故障集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，计算在所述典型故障集中的多个故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标：

${\mathrm{Se}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_i{\mathrm{Se}}_{i,j}$

${\mathrm{Fp}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Π}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}$

其中，M为个故障的个数，Se_Σ,j是M个故障中节点的电压暂降严重性指标，Fp_Σ,j是M个故障中节点的电压合格性指标；w_i为其中一个故障i的权重值；

S106，根据所述节点集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标电压合格性指标，计算系统的电压暂降严重性指标与电压合格性指标以及系统电压合格率：

${\mathrm{Fp}}_{i,\Σ}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}$

${\mathrm{Pr}}_{i,\mathrm{\Σ}}=\frac{{\mathrm{Fp}}_{i,\mathrm{\Σ}}}{N}\×100\%$

式中，Se_i,Σ为系统在故障i时的的电压暂降严重性指标，Fp_i,Σ为系统在故障i时的的电压合格性指标，Pr_i,Σ为系统在故障i时的的电压合格率；为节点j的权重值；

S107，根据所述电压暂降严重性指标和所述电压合格性指标计算结果与预设阈值判断节点和系统的暂态电压稳定性。

本发明的电网暂态电压稳定性检测方法中，通过收集电网运行数据，包括系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息设定电网的运行方式集、典型故障集以及节点集；采用计算机时域仿真方法分别对所述节点集中的各个节点在特定运行方式下的各种故障进行时域仿真，记录所述节点在故障发生后的电压情况；然后根据仿真结果分别计算电网在单一故障下以及在多个故障下节点和系统的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，根据所述电压暂降严重性指标和电压合格性指标判断节点和系统的暂态电压稳定性。由于所述运行方式集、典型故障集以及节点集是基于收集的电网运行数据建立的，因此时域仿真能够准确地仿真在各种故障情况下的节点和系统的在运行情况，以此获得的电压暂降严重性指标和电压合格性指标能够准确反映电网的暂态电压稳定性，提高电网暂态电压稳定性检测的准确度。

其中，对于步骤S101，首先要收集电网运行数据，所述电网运行数据包括：系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息；

然后在步骤S102中，根据所述系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息，以及运行经验，对所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集。

在本步骤中，进行必要的数据设定。

前期的数据设定即根据实际系统情况(各种电网运行数据)设定系统的运行方式集Os、关注节点集Ns和故障集Fs。其中，运行方式包括电网的夏季大方式、夏季小方式、冬季大方式、冬季小方式等典型的运行方式，可根据电网的实际情况以及工作人员的运行经验设定所述运行方式集Os，作为一种优选实施方式，本发明设定的运行方式包括夏季大方式或冬季大方式。设定系统节点集的目的是根据需要选择要观察的关键节点，这些节点具有能够表征系统暂态电压稳定性的特性。作为一种优选实施方式，本发明选择的节点包括：对于大型电力系统选择220kV及以上的中枢节点；而对于小系统可选择110kV及以上的节点；对于一个变电站含多个同样电压等级的母线，可选择变电站中的一个节点代表整个变电站的情况。所述故障集包含系统中可能发生的多个典型故障，其目的是为定量检测节点和系统的暂态电压稳定性奠定基础，可综合实际系统的运行经验、电网安全性要求以及用户需求等多方面因素来设定，作为一个优选实施方式，本发明设定的故障集包括：三相故障跳单回线路故障、三相故障跳双回线路故障和三相短路单相开关拒动故障等。

对于步骤S103，根据所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集，采用计算机时域仿真方法分别对所述节点集中的各个节点在特定运行方式下的各种故障进行时域仿真，记录所述节点在故障发生后的电压情况；

时域仿真是在上述前期的数据设定基础上，采用计算机分析软件(例如电力系统分析软件PSD-BPA)对特定运行方式下所选的故障集进行仿真，记录所选择的节点在故障后的电压恢复情况。

然后，对时域仿真结果的各节点电压情况，利用本发明提供的方法分别计算电压暂降指标和电压合格性指标，计算可采用软件实现，如采用基于Matlab、C或C++等语言来编程。

其中，电压暂降严重性指标分为单一故障下节点的电压暂降严重性指标，多故障集下节点的电压暂降严重性指标和系统的电压暂降严重性指标。

在步骤S104中，根据故障后节点电压的时域仿真结果，计算单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标：

节点电压暂降严重性指标是定量化电压暂降严重性指标和定性化电压合格性指标的组合，电压暂降严重性指标能反映节点电压在故障后的电压恢复情况，而电压合格性指标能反映故障条件下节点暂态电压是否合格。

根据电力系统安全稳定导则的相关描述，电力系统的电压稳定判据是指：暂态和动态过程中系统中枢点母线电压下降持续低于第一电压阈值(一般可取为0.75pu，以平均额定电压为基准)的时间不超过规定值s_v秒(s_v一般取1秒)，且动态过程结束后220kV及以上电压等级中枢点母线电压不低于稳态第二电压阈值(一般可取为0.9pu，以平均额定电压为基准)。

本发明中设定两个对应的电压阈值，分别命名为第一电压阈值和第二电压阈值，用V_L1和V_L2表示(本发明推荐取值V_L1＝0.9pu,V_L2＝0.75pu)。

设当发生故障i时节点j的动态电压为V_i,j(t)，则电压暂降严重性指标Se_i,j、电压合格性指标Fp_i,j分别定义为式(1)和(2)：

${\mathrm{Se}}_{i,j}=D_{i,j}+{\∫}_{t_0}^{t_0+{\mathrm{\Δt}}_1}(V_{L1}-V_{i,j}(t\left)\right)dt;$

式中：单一故障下节点的电压暂降严重性指标Se_i,j包含惩罚函数和积分两部分，D_i,j为罚函数，p为罚函数对不满足电压稳定判据的惩罚值(优选的罚函数值取10)，s_v为节点电压低于第二电压阈值的持续时间限值(优选的取值为1秒)，t₀为故障开始的时间，V_L1、V_L2分别为第一电压阈值、第二电压阈值，V_i,j(t)为故障i情况下节点j在t时刻的电压标幺值，Δt₁、Δt₂分别为故障i时节点j电压低于V_L1、V_L2的持续时间，V_i,j(∞)为动态过程结束后的电压。电压合格性指标Fp_i,j根据电压稳定判据来判断故障条件下节点电压是否合格，若电压合格则取值为1，电压不合格则取值为0。

罚函数的目的是惩罚不满足电压稳定判据的节点，分为合格和不合格两档：若节点j不满足电压稳定判据，即暂态和动态过程中系统中枢点母线电压下降持续低于第二电压阈值的时间超过规定值，或动态过程平息后220kV及以上电压等级中枢点母线电压低于第一电压阈值，惩罚为p；根据电压稳定判据其他情况视为电压稳定，罚函数取值为0。积分项表示低于第一电压阈值的面积，面积越大，代表电压暂降越严重。

定义式(1)和(2)中的节点电压动态V_i,j(t)可通过时域仿真得到。因此，上述Se_i,j的具体实现采用时域仿真得到的数据，其中积分计算也可改为求和公式，即公式(1)可等效为式(3)：

Se_i,j＝D_i,j+Σk_i,j(t)(V_L1-V_i,j(t))Δt

$k_{i,j}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}0,V_{i,j}\left(t\right)>V_{L1}\\ 1,V_{i,j}\left(t\right)\≤V_{L1}\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，Δt为时域仿真计算步长，k_i,j(t)＝0表示故障i条件下节点j在t时刻的电压大于第一电压阈值，k_i,j(t)＝1表示电压小于第一电压阈值。

对于步骤S105，根据所述典型故障集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，计算在所述典型故障集中的多个故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标。

对于系统中的一个节点，不能简单地从一次故障后节点电压恢复情况判断其暂态电压稳定性，需要综合考虑多个典型故障后节点电压恢复情况。因此，需要根据之前设定的典型故障集，该典型故障集包含多个故障，在考虑M个典型故障下，任一节点j的电压暂降严重性指标Se_Σ,j和电压合格性指标Fp_∑,j如式(4)所示：

$\begin{array}{c}{\mathrm{Se}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_i{\mathrm{Se}}_{i,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_i(D_{i,j}+\Σk_{i,j}(t\left)\right(V_{L1}-V_{i,j}\left(t\right)\left)\mathrm{\Δ}t\right)\\ {\mathrm{Fp}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Π}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}\end{array}---\left(4\right)$

式中，考虑M个典型故障的节点电压合格性指标Fp_∑,j是所有故障形势下节点j电压合格性指标Fp_i,j的连乘运算，其含义为当且仅当节点j在所有典型故障下暂态电压均合格时满足Fp_∑,j＝1，只要在某故障下节点暂态电压不合格，则认为该节点暂态电压不合格，此时Fp_∑,j＝0。而w_i为故障i的权重值，满足式(5)：

$\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_i=1---\left(5\right)$

故障集中的故障可根据发生概率和严重性，采用不同的权重。例如，若将所给典型故障分为N-1故障和N-2故障，考虑到N-1故障发生的概率比N-2故障大，假设在进行计算时N-1故障的权重设为N-2故障的α倍(本发明α优选取值为2)，前k个为N-1故障，则后M-k个N-2故障，设N-2故障的权重为w²，结合式(5)求解出则式(4)变形为式(6)：

$\begin{array}{c}{\mathrm{Se}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_i{\mathrm{Se}}_{i,j}=\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\frac{\mathrm{\α}}{M+(\mathrm{\α}-1)k}{\mathrm{Se}}_{i,j}+\underset{i=k+1}{\overset{M}{\Σ}}\frac{1}{M+(\mathrm{\α}-1)k}{\mathrm{Se}}_{i,j}\\ {\mathrm{Fp}}_{\Σ,j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Π}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}\end{array}---\left(6\right)$

评估系统中各节点的电压暂降严重性程度，可将各节点的电压暂降严重性指标进行排序，Se_Σ,j越大，说明该变电站故障情况下电压暂降越严重，暂态电压稳定性越差。根据Fp_Σ,j取值评估节点暂态电压是否稳定，取值为1表明该节点暂态电压稳定，反之则不稳定。

对于步骤S106，根据所述节点集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标电压合格性指标，计算系统的电压暂降严重性指标与电压合格性指标以及系统电压合格率。

系统电压暂降严重性指标需要综合系统中枢节点以及需要重点关注的节点。由于各节点重要程度不同，需设置不同的权重。因此故障i时系统的电压暂降严重性指标Se_i,Σ与电压合格性指标Fp_i,Σ以及系统电压合格率Pr_i,Σ定义为式(7)：

式中，电压合格性指标表示在所关注系统节点集中，电压合格的总节点数，电压合格率表示电压合格的节点占所关注节点总数的百分比。为节点j的权重值，本发明的权重取值主要考虑以下两方面：(1)不同电压等级变电站节点的重要程度差异很大，将变电站重要性按电压等级划分；(2)同一电压等级的变电站节点之间按变电站容量大小衡量其重要性。

综合所有故障后系统的暂降严重性指标Se与电压合格性指标Fp以及电压合格率Pr如式(8)所示：

根据系统的电压暂降严重性指标公式推导可知，电压暂降严重性指标的数值可反映暂态电压稳定性，数值越大，稳定性越差。电压合格性指标能够表示系统暂态电压是否完全稳定，若数值为N，即所有被关注节点暂态电压均合格，则暂态电压稳定，反之则暂态电压失稳。电压合格率表示系统中暂态电压合格的百分数。

对于步骤S107，根据所述电压暂降严重性指标和所述电压合格性指标计算结果与预设阈值判断节点和系统的暂态电压稳定性。

在一种优选方式中，根据各个所述电压暂降严重性指标对节点和系统进行暂态电压稳定性比较，其中，指标数值越大，暂态电压稳定性越差，反之则稳定性越好；

根据各个所述电压合格性指标判断节点和系统的暂态电压稳定性，其中，对于单个节点，若所述电压合格性指标为1，则判断所述节点暂态电压稳定，若所述电压合格性指标为0，则判断所述节点暂态电压失稳；对于系统，若所述电压合格性指标等于系统节点集的关注节点数N，则判断所述系统暂态电压稳定，反之则判断所述系统暂态电压失稳。

本发明与以往暂态电压稳定性检测技术的不同之处在于：(1)可对节点和系统进行电压暂降严重性检测；(2)暂态电压严重性可全面综合关联各种典型故障；(3)通过电压合格性指标明确给出节点和系统暂态稳定与失稳的界限；(4)在同一故障下，可横向比较系统中各节点在该故障下的电压暂降严重性程度；(5)通过比较同一节点在不同故障下的严重性指标，可判断该节点与故障发生点的联系紧密程度，严重性指标数值越大，越容易失稳，表明此故障对所述节点影响越大；(6)通过比较不同故障形式下的系统电压暂降严重性指标，可得到各类故障对系统的影响程度，系统电压暂降严重性指标越大，说明该故障越容易引起暂态电压失稳或者引起电压失稳的范围越大。

本发明通过电压暂降严重性指标定量、电压合格性指标定性判断节点和系统在各种故障形式下的暂态电压稳定性，适用于实际运行的任意电网。同时为检测电网电压失稳的隐患区域以及薄弱环节提供了量化依据。所述方法具有简单、定量、准确的优点，特别适合于工程上快速对电网暂态电压稳定性进行量化检测。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种电网暂态电压稳定性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

收集电网运行数据，包括系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息；

根据所述系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息，对所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集；

根据所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集，采用计算机时域仿真方法分别对所述节点集中的各个节点在特定运行方式下的各种故障进行时域仿真，记录所述节点在故障发生后的电压情况；

根据故障后节点电压的时域仿真结果，计算单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标：

${\mathrm{Se}}_{i,j}=D_{i,j}+{\∫}_{t_0}^{t_0+{\mathrm{\Δt}}_1}(V_{L1}-V_{i,j}(t\left)\right)dt;$

当V_i,j(t)＜V_L2且Δt₂＞s_v秒,或V_i,j(∞)＜V_L1时，Fp_i,j＝0，否则Fp_i,j＝1；

其中，Se_i,j为单一故障下节点的电压暂降严重性指标，Fp_i,j为单一故障下节点的电压合格性指标；D_i,j为罚函数，当V_i,j(t)＜V_L2且Δt₂＞s_v秒,或V_i,j(∞)＜V_L1时，D_i,j＝p；否则，D_i,j＝0；p为罚函数对不满足电压稳定判据的惩罚值，V_L1、V_L2分别为预设的第一电压阈值和第二电压阈值，s_v为节点电压低于预设的第二电压阈值的持续时间限值，t₀为故障开始的时间，V_i,j(t)为故障i情况下节点j在t时刻的电压标幺值，Δt₁、Δt₂分别为故障i时节点j电压低于V_L1、V_L2的持续时间，V_i,j(∞)为故障发生的动态过程结束后的电压；

根据所述典型故障集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，计算在所述典型故障集中的多个故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标：

${\mathrm{Se}}_{\mathrm{\Σ},j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_i{\mathrm{Se}}_{i,j}$

${\mathrm{Fp}}_{\mathrm{\Σ},j}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Π}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}$

其中，M为故障的个数，Se_Σ,j是M个故障中节点的电压暂降严重性指标，Fp_Σ,j是M个故障中节点的电压合格性指标；w_i为其中一个故障i的权重值；

根据所述节点集、所述单一故障下节点的电压暂降严重性指标和电压合格性指标，计算系统的电压暂降严重性指标与电压合格性指标以及系统电压合格率：

${\mathrm{Fp}}_{i,\mathrm{\Σ}}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Π}}{\mathrm{Fp}}_{i,j}$

${\mathrm{Pr}}_{i,\mathrm{\Σ}}=\frac{{\mathrm{Fp}}_{i,\mathrm{\Σ}}}{N}\×100\%$

式中，Se_i,Σ为系统在故障i时的电压暂降严重性指标，Fp_i,Σ为系统在故障i时的的电压合格性指标，Pr_i,Σ为系统在故障i时的的电压合格率；为节点j的权重值；

根据所述电压暂降严重性指标和所述电压合格性指标计算结果判断节点和系统的暂态电压稳定性，包括：

根据各个所述电压暂降严重性指标对节点和系统进行暂态电压稳定性比较，其中，指标数值越大，暂态电压稳定性越差，反之则稳定性越好；

根据各个所述电压合格性指标判断节点和系统的暂态电压稳定性，其中，对于单个节点，若所述电压合格性指标为1，则判断所述节点暂态电压稳定，若所述电压合格性指标为0，则判断所述节点暂态电压失稳；对于系统，若所述电压合格性指标等于系统节点集的关注节点数N，则判断所述系统暂态电压稳定，反之则判断所述系统暂态电压失稳。

2.如权利要求1所述的电网暂态电压稳定性检测方法，其特征在于，根据所述系统元件参数、网络拓扑结构信息和负荷信息，对所述电网设定运行方式集、典型故障集以及节点集的步骤包括：

设定所述运行方式集包括：夏季大方式或冬季大方式；

设定所述典型故障集包括：三相故障跳单回线路故障、三相故障跳双回线路故障和三相短路单相开关拒动故障；

设定所述节点集包括：大型电力系统的220kV及以上的中枢节点，小型电力系统的110kV及以上的节点；并且，对于一个变电站含多个同样电压等级的母线，选择所述变电站中的一个节点代表整个变电站。