CN108539735B - 一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法 - Google Patents

一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法 Download PDF

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CN108539735B CN201810352317.XA CN201810352317A CN108539735B CN 108539735 B CN108539735 B CN 108539735B CN 201810352317 A CN201810352317 A CN 201810352317A CN 108539735 B CN108539735 B CN 108539735B
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Abstract

本发明公开了一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法，主要包括以下步骤：1)获取扰动前后状态估计的两个断面。2)划分电力网的节点。3)提取两个断面中边界节点电压以及联络线功率。4)根据互联系统端口个数计算增量。5)计算边界节点间的等值参数。6)更新等值注入功率。本发明只要求两个时间断面边界节点的关联量测状态估计数据，相关数据只需要内部电力网络的一次扰动即可获取，方法容易实现。同时，本发明强调不同时间断面之间的量测状态存在较大幅度的变化，由此可以有效减小量测误差对等值参数估计值的影响。本发明主要包括黑箱外网静态等值的两种模型，分别适用于两端口和三端口等值电力网络，方法的适用范围较广。

Description

一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法
技术领域
本发明涉及电力系统调度自动化领域，具体是一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法。
背景技术
由于技术原因或者电力市场的商业保密要求，互联电力网络各子系统之间无法实现完备潮流基础数据的实时同步共享。为此，子系统调度中心常常将相邻外部电力网络简单等值为边界节点的PQ或者PV电源，然后基于自身电力网络的基础数据进行独立仿真。当相邻外部电力网络与内部电力网络之间存在环网结构联系时，边界节点的PQ/PV等值常常会使电力网络的在线安全分析产生很大的计算误差，并直接导致电力网络运行决策的失效甚至带来很大的安全隐患。因此，为了保证互联电力网络在线安全分析的有效性，有必要研究不依赖外部电力网络完备潮流数据同步共享的静态等值方法。
现有等值参数估计方法包括拓扑法、灰箱估计、黑箱估计。拓扑法要求共享外部电力网络完备的潮流基础数据，在电力市场环境下很难实现。现有的灰箱等值方法要求典型方式与当前方式的等值参数有相近或者大小一致的关系。而实际中两者的关系并不确定，甚至可能完全不满足灰箱等值约束的要求，由此可能带来很大的等值误差。部分黑箱等值参数估计方法需要至少两次的支路开/合操作，且要求等值参数在多次操作中都保持不变。但是，实际系统的支路开断或者闭合操作不可能经常发生，若相邻的多次操作相隔时间较长，则很难满足等值参数不变的假设。还有的黑箱等值方法基于连续多个时段的量测信息，各时段量测量之间的差异很可能不大，其差异甚至难以与量测误差有明显的区别，因而受随机量测误差的影响等值参数很难保证其估计精度。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法，主要包括以下步骤：
1)获取电力网络在扰动前的状态估计的断面，记为断面I，对应采样时刻t1。获取电力网络在扰动后的状态估计的断面，记为断面II，对应采样时刻t2。
进一步，所述电力网络发生的扰动主要包括线路开断、发电机投入电力网络中使用、发电机退出电力网络中使用和/或负荷增减。
2)划分电力网的节点。进一步，划分电力网的节点的主要步骤如下：
2.1)确定所述电力网络的总节点数和节点位置。
2.2)根据节点位置的不同，将所述电力网络的节点划分为内网节点、外网节点和边界节点。
3)分别提取断面I和断面II中边界节点电压和联络线功率。所述边界节点电压包括电压幅值和相角。所述联络线功率包括有功功率和无功功率。
4)根据互联电力网络的端口个数计算连接边界节点i的联络线的有功增量ΔPi L、连接边界节点i的联络线的无功增量ΔQi L、边界节点i与边界节点j电压幅值的正弦增量ΔUU sin(i,j)、边界节点i与边界节点j电压幅值的余弦增量ΔUU cos(i,j)和边界节点i的电压幅值平方的增量ΔU2(i)。
分别如下所示：
Figure GDA0002295206880000022
式中，i和j分别为边界节点编号，且j≠i。当互联电力网络端口总数为2时，边界节点总数n＝2。当互联电力网络端口总数为3时，边界节点总数n＝3。real代表取实部的运算。imag代表取虚部的运算。
Figure GDA0002295206880000023
为在t1时刻连接边界节点i的联络线的复功率。
Figure GDA0002295206880000024
为在t2时刻连接边界节点i的联络线的复功率。t1为电力网络扰动前的时刻。t2为电力网络扰动后的时刻。
Figure GDA0002295206880000025
为边界节点i在t1时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000031
为边界节点j在t1时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000032
为边界节点i在t2时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000033
为边界节点j在t2时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000034
为边界节点i与边界节点j在t1时刻的相角差的正弦值。
Figure GDA0002295206880000035
为边界节点i与边界节点j在t2时刻的相角差的余弦值。
Figure GDA0002295206880000036
为边界节点i与边界节点j在t1时刻的相角差的余弦值。
Figure GDA0002295206880000037
为边界节点i与边界节点j在t2时刻的相角差的正弦值。θi代表边界节点i的电压相角，θj代表边界节点j的电压相角，θij＝θi-θj。
5)计算边界节点间的等值参数，并根据所述等值参数构建简化Ward等值电力网络。
互联电力网络端口总数为2时，主要计算连接边界节点1的联络线的有功增量ΔP1 L、连接边界节点1的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000038
连接边界节点2的联络线的有功增量ΔP2 L和连接边界节点2的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000039
分别如下所示：
Figure GDA00022952068800000311
式中，ΔUU sin(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。ΔUU cos(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。
ΔUU sin(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。ΔUU cos(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。
Figure GDA00022952068800000312
为边界节点1和边界节点2之间的等值电导。
Figure GDA00022952068800000313
为边界节点1和边界节点2之间的等值电纳。ΔU2(1)为边界节点1的电压幅值平方的增量。ΔU2(2)为边界节点2的电压幅值平方的增量。
互联电力网络端口总数为3时，主要计算连接边界节点1的联络线的有功增量ΔP1 L、连接边界节点1的联络线的无功增量ΔQ1 L、连接边界节点2的联络线的有功增量ΔP2 L、连接边界节点2的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000042
连接边界节点3的联络线的有功增量ΔP3 L和连接边界节点3的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000043
分别如下所示：
Figure GDA0002295206880000044
式中，
Figure GDA0002295206880000045
为边界节点1和边界节点2之间的等值电纳。
Figure GDA0002295206880000046
为边界节点1和边界节点3之间的等值电纳。
Figure GDA0002295206880000047
为边界节点2和边界节点3之间的等值电纳。
ΔUU sin(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。ΔUU cos(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。
ΔUU sin(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。ΔUU cos(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。
ΔUU sin(1,3)为边界节点1与边界节点3之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点3的相角。ΔUU cos(1,3)为边界节点1与边界节点3之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点3的相角。
ΔUU sin(3,1)为边界节点3与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点1的相角。ΔUU cos(3,1)为边界节点3与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点1的相角。
ΔUU sin(2,3)为边界节点2与边界节点3之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点3的相角。ΔUU cos(2,3)为边界节点2与边界节点3之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点3的相角。
ΔUU sin(3,2)为边界节点3与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点2的相角。ΔUU cos(3,2)为边界节点3与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点2的相角。
ΔU2(1)为边界节点1的电压幅值平方的增量。ΔU2(2)为边界节点2的电压幅值平方的增量。ΔU2(3)为边界节点3的电压幅值平方的增量。
6)更新等值注入功率，如下所示：
Figure GDA0002295206880000051
式中，i和j分别为边界节点编号，且j≠i。当互联电力网络端口总数为2时，边界节点总数n＝2。当互联电力网络端口总数为3时，边界节点总数n＝3。
Figure GDA0002295206880000052
为边界节点i的等值注入功率。
Figure GDA0002295206880000053
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值功率。
Figure GDA0002295206880000054
代表与边界节点i相连的联络线的功率。
其中，边界节点i和边界节点j构成的支路的等值功率
Figure GDA0002295206880000055
如下所示：
Figure GDA0002295206880000056
式中，
Figure GDA0002295206880000057
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值有功功率。
Figure GDA0002295206880000058
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值无功功率。i和j均为边界节点编号，且i≠j。n为边界节点总数。
其中，边界节点i和边界节点j构成的支路的等值有功功率
Figure GDA0002295206880000059
和边界节点i和边界节点j构成的支路的等值无功功率
Figure GDA00022952068800000510
分别如下所示：
Figure GDA00022952068800000511
式中，i和j均为边界节点编号，i≠j。Ui为边界节点i的电压幅值。Uj为边界节点j的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000061
为等值边界节点i和边界节点j构成的支路的等值电导，且当n＝3，
Figure GDA0002295206880000062
Figure GDA0002295206880000063
为等值边界节点i和边界节点j构成的支路的等值电纳。θi代表边界节点i的电压相角，θj代表边界节点j的电压相角，θij＝θi-θj。
本发明的技术效果是毋庸置疑的。针对上述问题，本发明提出了一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法。其中，外部电力网络采用简化Ward模型，只需测量联络线功率突变前后两个时间断面的功率电压状态估计数据。方法应用简单，可操作性强。本发明只要求两个时间断面边界节点的关联量测状态估计数据，相关数据只需要内部电力网络的一次扰动即可获取，方法容易实现。
同时，本发明强调不同时间断面之间的量测状态存在较大幅度的变化，由此可以有效减小量测误差对等值参数估计值的影响。本发明主要包括黑箱外网静态等值的两种模型，分别适用于两端口和三端口等值电力网络，方法的适用范围较广。
附图说明
图1为一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法流程示意图；
图2为等值前的原始电力网络；
图3为简化Ward等值电力网络；
图4为双端口仿真示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1至图3，一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法，主要包括以下步骤：
1)获取电力网络在扰动前的状态估计的断面，记为断面I，对应采样时刻t1。获取电力网络在扰动后的状态估计的断面，记为断面II，对应采样时刻t2。
进一步，所述电力网络发生的扰动主要包括线路开断、发电机投入电力网络中使用、发电机退出电力网络中使用和/或负荷增减。
2)划分电力网的节点。进一步，划分电力网的节点的主要步骤如下：
2.1)确定所述电力网络的总节点数和节点位置。
2.2)根据节点位置的不同，将所述电力网络的节点划分为内网节点、外网节点和边界节点。
3)分别提取断面I和断面II中边界节点电压和联络线功率。所述边界节点电压包括电压幅值和相角。所述联络线功率包括有功功率和无功功率。
4)根据互联电力网络的端口个数计算连接边界节点i的联络线的有功增量ΔPi L、连接边界节点i的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000071
边界节点i与边界节点j电压幅值的正弦增量ΔUU sin(i,j)、边界节点i与边界节点j电压幅值的余弦增量ΔUU cos(i,j)和边界节点i的电压幅值平方的增量ΔU2(i)。
分别如下所示：
Figure GDA0002295206880000072
式中，i和j分别为边界节点编号，且j≠i。当互联电力网络端口总数为2时，边界节点总数n＝2。当互联电力网络端口总数为3时，边界节点总数n＝3。real代表取实部的运算。imag代表取虚部的运算。
Figure GDA0002295206880000073
为在t1时刻连接边界节点i的联络线的复功率。
Figure GDA0002295206880000074
为在t2时刻连接边界节点i的联络线的复功率。t1为电力网络扰动前的时刻。t2为电力网络扰动后的时刻。
Figure GDA0002295206880000075
为边界节点i在t1时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000076
为边界节点j在t1时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000077
为边界节点i在t2时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000078
为边界节点j在t2时刻的电压幅值。
Figure GDA0002295206880000079
为边界节点i与边界节点j在t1时刻的相角差的正弦值。
Figure GDA0002295206880000081
为边界节点i与边界节点j在t2时刻的相角差的余弦值。
Figure GDA0002295206880000082
为边界节点i与边界节点j在t1时刻的相角差的余弦值。
Figure GDA0002295206880000083
为边界节点i与边界节点j在t2时刻的相角差的正弦值。θi代表边界节点i的电压相角，θj代表边界节点j的电压相角，θij＝θi-θj。
5)计算边界节点间的等值参数，并根据所述等值参数构建简化Ward等值电力网络。
互联电力网络端口总数为2时，主要计算连接边界节点1的联络线的有功增量ΔP1 L、连接边界节点1的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000084
连接边界节点2的联络线的有功增量ΔP2 L和连接边界节点2的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000085
分别如下所示：
Figure GDA0002295206880000086
式中，ΔUU sin(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，sin(1,2)为边界节点1与边界节点2相角差的正弦值，其中边界节点1与边界节点2的相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。
ΔUU cos(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，cos(1,2)为边界节点1与边界节点2相角差的余弦值，其中边界节点1与边界节点2的相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。
ΔUU sin(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，sin(2,1)为边界节点2与边界节点1相角差的正弦值，其中边界节点2与边界节点1的其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。
ΔUU cos(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，cos(2,1)为边界节点2与边界节点1相角差的余弦值，其中边界节点2与边界节点1的相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。
Figure GDA0002295206880000091
为边界节点1和边界节点2之间的等值电导。
Figure GDA0002295206880000092
为边界节点1和边界节点2之间的等值电纳。ΔU2(1)为边界节点1的电压幅值平方的增量。ΔU2(2)为边界节点2的电压幅值平方的增量。
互联电力网络端口总数为3时，主要计算连接边界节点1的联络线的有功增量ΔP1 L、连接边界节点1的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000093
连接边界节点2的联络线的有功增量ΔP2 L、连接边界节点2的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000094
连接边界节点3的联络线的有功增量ΔP3 L和连接边界节点3的联络线的无功增量
Figure GDA0002295206880000095
分别如下所示：
Figure GDA0002295206880000096
式中，
Figure GDA0002295206880000097
为边界节点1和边界节点2之间的等值电纳。
Figure GDA0002295206880000098
为边界节点1和边界节点3之间的等值电纳。
Figure GDA0002295206880000099
为边界节点2和边界节点3之间的等值电纳。
ΔUU sin(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。ΔUU cos(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角。
ΔUU sin(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。ΔUU cos(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角。
ΔUU sin(1,3)为边界节点1与边界节点3之间的电压幅值的正弦增量，sin(1,3)为边界节点1与边界节点3相角差的正弦值，其中边界节点1与边界节点3的相角差为边界节点1的相角减去边界节点3的相角。
ΔUU cos(1,3)为边界节点1与边界节点3之间的电压幅值的余弦增量，cos(1,3)为边界节点1与边界节点3相角差的余弦值，其中边界节点1与边界节点3的相角差为边界节点1的相角减去边界节点3的相角。
ΔUU sin(3,1)为边界节点3与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，sin(3,1)为边界节点3与边界节点1相角差的正弦值，其中边界节点3与边界节点1的相角差为边界节点3的相角减去边界节点1的相角。
ΔUU cos(3,1)为边界节点3与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，cos(3,1)为边界节点3与边界节点1相角差的余弦值，其中边界节点3与边界节点1的相角差为边界节点3的相角减去边界节点1的相角。
ΔUU sin(2,3)为边界节点2与边界节点3之间的电压幅值的正弦增量，sin(2,3)为边界节点2与边界节点3相角差的正弦值，其中边界节点2与边界节点3的相角差为边界节点2的相角减去边界节点3的相角。
ΔUU cos(2,3)为边界节点2与边界节点3之间的电压幅值的余弦增量，cos(2,3)为边界节点2与边界节点3相角差的余弦值，其中边界节点2与边界节点3的相角差为边界节点2的相角减去边界节点3的相角。
ΔUU sin(3,2)为边界节点3与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，sin(3,2)为边界节点3与边界节点2相角差的正弦值，其中边界节点3与边界节点2的相角差为边界节点3的相角减去边界节点2的相角。
ΔUU cos(3,2)为边界节点3与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，cos(3,2)为边界节点3与边界节点2相角差的余弦值，其中边界节点3与边界节点2的相角差为边界节点3的相角减去边界节点2的相角。
ΔU2(1)为边界节点1的电压幅值平方的增量。ΔU2(2)为边界节点2的电压幅值平方的增量。ΔU2(3)为边界节点3的电压幅值平方的增量。
6)更新等值注入功率，如下所示：
Figure GDA0002295206880000111
式中，i和j分别为边界节点编号，且j≠i。当互联电力网络端口总数为2时，边界节点总数n＝2。当互联电力网络端口总数为3时，边界节点总数n＝3。
Figure GDA0002295206880000112
为边界节点i的等值注入功率。
Figure GDA0002295206880000113
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值功率。
Figure GDA0002295206880000114
代表与边界节点i相连的联络线的功率。
其中，边界节点i和边界节点j构成的支路的等值功率
Figure GDA0002295206880000115
如下所示：
Figure GDA0002295206880000116
式中，
Figure GDA0002295206880000117
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值有功功率。
Figure GDA0002295206880000118
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值无功功率。i和j均为边界节点编号，且i≠j。n为边界节点总数。
其中，边界节点i和边界节点j构成的支路的等值有功功率
Figure GDA0002295206880000119
和边界节点i和边界节点j构成的支路的等值无功功率
Figure GDA00022952068800001110
分别如下所示：
Figure GDA00022952068800001111
式中，i和j均为边界节点编号，i≠j。Ui为边界节点i的电压幅值。Uj为边界节点j的电压幅值。
Figure GDA00022952068800001112
为等值边界节点i和边界节点j构成的支路的等值电导，且当n＝3，
Figure GDA00022952068800001113
Figure GDA00022952068800001114
为等值边界节点i和边界节点j构成的支路的等值电纳。θi代表边界节点i的电压相角，θj代表边界节点j的电压相角，θij＝θi-θj。
实施例2：
本发明在IEEE39节点的修正系统论证双端口的等值参数计算。双端口互联系统如图4所示，其中实线圈起来的部分为外部网络。具体修正如下：删除支路l9-39，将发电机节点30、37和38处理为PQ节点。计算数据均为标幺值。三端口情况类似，不在仿真论述。
一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法，主要包括以下步骤：
1)获取电力网络在扰动前的状态估计的断面，记为断面I，对应采样时刻t1。获取电力网络在扰动后的状态估计的断面，记为断面II，对应采样时刻t2。
以切除节点3的负荷为电力网络的扰动，可以得到扰动前t1的数据断面I，以及扰动后t2的数据断面II。分别对断面I和断面II进行状态估计，并将状态估计后的数据作为准备数据。
2)划分电力网的节点。进一步，划分电力网的节点的主要步骤如下：
2.1)确定所述电力网络的总节点数和节点位置。
2.2)根据节点位置的不同，将所述电力网络的节点划分为内网节点、外网节点和边界节点。
如图4所示的双端口互联电力网络系统中，节点3和节点17为边界节点，节点1、节点2、节点25～节点30和节点37～节点39为外网节点，其余节点为内网节点。构成以支路l2-3和支路l17-27为联络线的双端口互联系统。
3)分别提取断面I和断面II中边界节点电压和联络线功率。所述边界节点电压包括电压幅值和相角。所述联络线功率包括有功功率和无功功率。
具体信息如下：
表1扰动前后边界节点电压
Figure GDA0002295206880000121
表2扰动前后联络线功率
Figure GDA0002295206880000131
4)根据互联系统端口个数计算增量。
表3电压各增量结果
Figure GDA0002295206880000132
表4联络线变化量
Figure GDA0002295206880000133
5)计算边界节点间的等值参数。
根据公式(2)可以构建含等值支路l3-17的等值电导
Figure GDA0002295206880000134
和等值支路l3-17的等值电纳
Figure GDA0002295206880000135
的等式如下：
Figure GDA0002295206880000136
求解等值支路l3-17的等值电导
Figure GDA0002295206880000137
和等值支路l3-17的等值电纳
Figure GDA0002295206880000138
如下所示：
Figure GDA0002295206880000139
6)更新等值注入功率。
以断面II为例，但不限制仅为断面II更新等值支路功率。根据公式(6)等值支路l3-17首端有功
Figure GDA00022952068800001310
和无功
Figure GDA00022952068800001311
以及末端有功
Figure GDA00022952068800001312
和无功
Figure GDA00022952068800001313
功率为：
Figure GDA0002295206880000141
根据公式(4)边界节点3的等值有功注入
Figure GDA0002295206880000142
和等值无功注入
Figure GDA0002295206880000143
以及边界节点17的等值有功注入
Figure GDA0002295206880000144
和等值无功注入
Figure GDA0002295206880000145
等值注入功率为：
Figure GDA0002295206880000146

Claims (3)

1.一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
1)获取电力网络在扰动前的状态估计的断面，记为断面I，对应采样时刻t1；获取电力网络在扰动后的状态估计的断面，记为断面II，对应采样时刻t2；
2)划分电力网的节点；
3)分别提取断面I和断面II中边界节点电压和联络线功率；所述边界节点电压包括电压幅值和相角；所述联络线功率包括有功功率和无功功率；
4)根据互联电力网络的端口个数计算连接边界节点i的联络线的有功增量ΔPi L、连接边界节点i的联络线的无功增量
Figure FDA0002295206870000011
边界节点i与边界节点j电压幅值的正弦增量ΔUUsin(i,j)、边界节点i与边界节点j电压幅值的余弦增量ΔUU cos(i,j)和边界节点i的电压幅值平方的增量ΔU2(i)；
分别如下所示：
Figure FDA0002295206870000012
式中，i和j分别为边界节点编号，且j≠i；当互联电力网络端口总数为2时，边界节点总数n＝2；当互联电力网络端口总数为3时，边界节点总数n＝3；real代表取实部的运算；imag代表取虚部的运算；
Figure FDA0002295206870000013
为在t1时刻连接边界节点i的联络线的复功率；
Figure FDA0002295206870000014
为在t2时刻连接边界节点i的联络线的复功率；t1为电力网络扰动前的时刻；t2为电力网络扰动后的时刻；
Figure FDA0002295206870000015
为边界节点i在t1时刻的电压幅值；
Figure FDA0002295206870000016
为边界节点j在t1时刻的电压幅值；
Figure FDA0002295206870000017
为边界节点i在t2时刻的电压幅值；
Figure FDA0002295206870000018
为边界节点j在t2时刻的电压幅值；
Figure FDA0002295206870000019
为边界节点i与边界节点j在t1时刻的相角差的正弦值；
Figure FDA00022952068700000110
为边界节点i与边界节点j在t2时刻的相角差的余弦值；
Figure FDA0002295206870000021
为边界节点i与边界节点j在t1时刻的相角差的余弦值；
Figure FDA0002295206870000022
为边界节点i与边界节点j在t2时刻的相角差的正弦值；θi代表边界节点i的电压相角，θj代表边界节点j的电压相角，θij＝θi-θj；
5)计算边界节点间的等值参数，并根据所述等值参数构建简化Ward等值电力网络；
互联电力网络端口总数为2时，主要计算连接边界节点1的联络线的有功增量ΔP1 L、连接边界节点1的联络线的无功增量
Figure FDA0002295206870000023
连接边界节点2的联络线的有功增量ΔP2 L和连接边界节点2的联络线的无功增量
Figure FDA0002295206870000024
分别如下所示：
Figure FDA0002295206870000025
式中，ΔUU sin(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角；ΔUU cos(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角；
ΔUU sin(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角；ΔUU cos(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角；
Figure FDA0002295206870000026
为边界节点1和边界节点2之间的等值电导；
Figure FDA0002295206870000027
为边界节点1和边界节点2之间的等值电纳；ΔU2(1)为边界节点1的电压幅值平方的增量；ΔU2(2)为边界节点2的电压幅值平方的增量；
互联电力网络端口总数为3时，主要计算连接边界节点1的联络线的有功增量ΔP1 L、连接边界节点1的联络线的无功增量
Figure FDA0002295206870000028
连接边界节点2的联络线的有功增量ΔP2 L、连接边界节点2的联络线的无功增量
Figure FDA0002295206870000029
连接边界节点3的联络线的有功增量ΔP3 L和连接边界节点3的联络线的无功增量
Figure FDA0002295206870000031
分别如下所示：
Figure FDA0002295206870000032
式中，
Figure FDA0002295206870000033
为边界节点1和边界节点2之间的等值电纳；
Figure FDA0002295206870000034
为边界节点1和边界节点3之间的等值电纳；
Figure FDA0002295206870000035
为边界节点2和边界节点3之间的等值电纳；
ΔUU sin(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角；ΔUU cos(1,2)为边界节点1与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点2的相角；
ΔUU sin(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角；ΔUU cos(2,1)为边界节点2与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点1的相角；
ΔUU sin(1,3)为边界节点1与边界节点3之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点3的相角；ΔUU cos(1,3)为边界节点1与边界节点3之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点1的相角减去边界节点3的相角；
ΔUU sin(3,1)为边界节点3与边界节点1之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点1的相角；ΔUU cos(3,1)为边界节点3与边界节点1之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点1的相角；
ΔUU sin(2,3)为边界节点2与边界节点3之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点3的相角；ΔUU cos(2,3)为边界节点2与边界节点3之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点2的相角减去边界节点3的相角；
ΔUU sin(3,2)为边界节点3与边界节点2之间的电压幅值的正弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点2的相角；ΔUU cos(3,2)为边界节点3与边界节点2之间的电压幅值的余弦增量，其中相角差为边界节点3的相角减去边界节点2的相角；
ΔU2(1)为边界节点1的电压幅值平方的增量；ΔU2(2)为边界节点2的电压幅值平方的增量；ΔU2(3)为边界节点3的电压幅值平方的增量；
6)更新等值注入功率，如下所示：
Figure FDA0002295206870000041
式中，i和j分别为边界节点编号，且j≠i；当互联电力网络端口总数为2时，边界节点总数n＝2；当互联电力网络端口总数为3时，边界节点总数n＝3；
Figure FDA0002295206870000042
为边界节点i的等值注入功率；
Figure FDA0002295206870000043
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值功率；
Figure FDA0002295206870000044
代表与边界节点i相连的联络线的功率；
其中，边界节点i和边界节点j构成的支路的等值功率
Figure FDA0002295206870000045
如下所示：
Figure FDA0002295206870000046
式中，Pij eq为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值有功功率；
Figure FDA0002295206870000047
为边界节点i和边界节点j构成的支路的等值无功功率；i和j均为边界节点编号；i≠j；n为边界节点总数；
其中，边界节点i和边界节点j构成的支路的等值有功功率Pij eq和边界节点i和边界节点j构成的支路的等值无功功率
Figure FDA0002295206870000048
分别如下所示：
Figure FDA0002295206870000049
式中，i和j均为边界节点编号，i≠j；Ui为边界节点i的电压幅值；Uj为边界节点j的电压幅值；
Figure FDA00022952068700000410
为等值边界节点i和边界节点j构成的支路的等值电导，且当n＝3，
Figure FDA00022952068700000411
Figure FDA00022952068700000412
为等值边界节点i和边界节点j构成的支路的等值电纳；θi代表边界节点i的电压相角；θj代表边界节点j的电压相角；θij＝θi-θj。
2.根据权利要求1所述的一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法，其特征在于，划分电力网的节点的主要步骤如下：
1)确定所述电力网络的总节点数和节点位置；
2)根据节点位置的不同，将所述电力网络的节点划分为内网节点、外网节点和边界节点。
3.根据权利要求1所述的一种基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值方法，其特征在于：所述电力网络发生的扰动主要包括线路开断、发电机投入电力网络中使用、发电机退出电力网络中使用和/或负荷增减。
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