CN109510216B - 一种基于特性分析的电压稳定预防控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于特性分析的电压稳定预防控制方法及系统，本发明通过遍历所有预想事故，由此得到造成电压冲击较大和稳定裕度较小的预想事件目标集合，并进一步针对该预想事件目标集合中的事件作全局优化和局部优化。本发明能够实现减小事件冲击和提高稳定裕度的效果，只需要对全局稳定的电压特性宏观把握和局部稳定特性的电压稳定裕度优化即可快速精准的提升系统的抗干扰能力和稳定水平，不仅能深入的理解电网运行特性，快速判断系统的电压易扰动点和电压稳定薄弱点，还能分析其主导因素，有效地防范电压稳定事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统工程技术领域，具体涉及一种基于特性分析的电压稳定预防控制方法及系统。
背景技术
随着社会经济快速发展，电能需求不断增长，电网的安全稳定问题更加突出，稳定破坏对电力系统和社会经济造成影响也越大，采用切实有效的预防控制策略可以有针对性的防止大停电事故发生，对于充分挖掘电网的供电潜力、确保电网的安全稳定和高效的经济运行具有十分重要的现实工程意义。
预防控制策略的最早提出是在1974年，经过多年的发展，已经形成了较为成熟的体系。预防控制策略包括预测事故的筛选、目标函数的建立、在运行规划要求的基础上通过建立优化模型并得出优化策略等方面，最终达到消除或减少电力系统运行隐患的目的。而随着电网规模不断扩大，对于第一道防线的要求也在不断提高，尤其离线预防决策应用已不能满足现代电力系统安全防御体系需求，使得在线决策研究逐渐成为安全稳定分析的重点领域。为保证策略贴合电力系统实际，目前常常依据各区域阻抗模裕度大小作预防控制，但由于求解较为困难且需利用广域测量信息，所以在线应用价值有限。
考虑到运行参数在电网运行过程中会不断变化，为了量化跟踪各参数影响程度，必须从宏观把握整个电网耦合特性和稳定特性。各元件的描述模型是离线分析的基础，分析结果的正确性与可靠性从根本上依赖于模型描述程度，目前对于元件动态过程的描述模型还未形成一套成熟体系。作为电网动态分析中的重要工具，轨迹灵敏度法主要是通过给定运行条件和模型的情况下，分析系统运行参数对状态的动态响应，进而量化跟踪不同因素对动态特性的影响。因此，如何实现基于特性分析的电压稳定预防控制，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于特性分析的电压稳定预防控制方法及系统，本发明针对分析不同影响参数调控系统稳定特性的规律性，通过对全局稳定特性的宏观把握和局部稳定特性的裕度优化，结合系统运行的动态过程对预防控制策略进行反馈修正，有效提升系统的电压抗扰动能力和电压稳定水平。本发明能够实现减小事件冲击和提高稳定裕度，只需要对全局稳定的电压特性宏观把握和局部稳定特性的电压稳定裕度优化即可快速精准的提升系统的抗干扰能力和稳定水平，不仅能深入的理解电网运行特性，快速判断系统的电压易扰动点和电压稳定薄弱点，还能分析其主导因素，有效的防范电压稳定事故的发生。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于特性分析的电压稳定预防控制方法，实施步骤包括：
1)对目标电网全网的预想事故，依次经过基于电压稳定影响度、电压稳定裕度二阶筛选，将筛选结果作为预想事故目标集合；
2)判断预想事故目标集合是否为空，如果为空则结束并退出，否则从预想事故目标集合中遍历选择一个预想事故作为当前预想事故，初始化迭代次数为0和最大迭代次数kmax，跳转执行步骤3)；
3)将迭代次数加1，针对当前预想事故，求取不同策略的参数稳定灵敏度、电压特性影响度；
4)根据现有的策略库中不同策略的参数稳定灵敏度、电压特性影响度制定当前预想事故的全局策略和局部策略，所述全局策略为影响全网电压的电压稳定裕度的故障应急措施，所述局部策略为影响局部节点的电压稳定裕度的故障应急措施；
5)针对当前预想事故的全局策略和局部策略针对电网系统进行仿真，计算采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度，并判断采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度是否满足要求，如果满足要求则输出当前的全局策略和局部策略，并跳转执行步骤7)；否则判断迭代次数等于最大迭代次数kmax是否成立，如果成立则跳转执行步骤6)，否则跳转执行步骤3)；
6)为现有的策略库增加新的可选择的策略，或者降低采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度的要求，初始化迭代次数为0，跳转执行步骤3)；
7)判断预想事故目标集合中是否仍有未遍历的预想事故，如果仍有未遍历的预想事故，则从预想事故目标集合中遍历选择下一个预想事故作为当前预想事故，跳转执行步骤3)；否则，判定处理完毕，结束并退出。
优选地，步骤1)的详细步骤包括：对目标电网全网的预想事故，分别计算电压稳定影响度和电压稳定裕度，然后根据电压稳定影响度、电压稳定裕度进行排序，筛选出电压稳定影响度较大、电压稳定裕度较小的多个预想事故作为预想事故目标集合。
优选地，步骤1)中计算电压稳定影响度的函数表达式如式(1)所示；
式(1)中，μa表示电压稳定影响度，ZTHEV表示系统侧等值阻抗，ZLD表示负荷侧等值阻抗，α表示参数变量。
优选地，步骤1)中计算电压稳定裕度的函数表达式如式(2)所示；
式(2)中，μPi表示电压稳定裕度，Picr表示极限运行状态下i节点的有功功率，Pi表示当前运行状态下i节点的有功功率，Vicr表示极限状态下的i节点的节点电压，
表示极限状态下的i节点的注入电流的共轭，Vi0表示泰勒展开的初值，ai1表示泰勒展开的一阶导数的系数，Iicr表示极限状态下的i节点的注入电流，Ii0表示当前运行状态下的i节点的注入电流，ai2表示泰勒展开的二阶导数的系数，ai3表示泰勒展开的三阶导数的系数，其中i节点为电压稳定裕度的评估对象。
优选地，步骤3)中求取参数稳定灵敏度的函数表达式如式(3)所示；
式(3)中，△SVa(T)表示参数稳定灵敏度，SV(t2)表示t2时刻的电压特性影响度，SV(t1)表示t1时刻的电压特性影响度，△α为参数的变化量，T为t2时刻和t1时刻之间的时间跨度。
优选地，步骤3)中求取电压特性影响度的函数表达式如式(4)所示；
式(4)中，SV(T)为T时刻的电压特性影响度，V(t)为T时刻的电压，V0为初始电压，t为时间。
本发明还提供一种基于特性分析的电压稳定预防控制系统，包括计算机设备，所述计算机设备被编程以执行所述基于特性分析的电压稳定预防控制方法的步骤。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明在影响度快速筛选和裕度精确筛选的基础上，提出了用于预想事故基于电压稳定影响度、电压稳定裕度的二阶筛选方法；由二阶筛选方法得到造成冲击较大、稳定裕度较小的事件，并在分析参数对稳定特性影响的基础上，提出了一种基于特性分析的电压稳定预防控制局部策略和全局策略，本发明能够针对分析不同影响参数调控系统稳定特性的规律性，通过对全局稳定特性的宏观把握和局部稳定特性的裕度优化，结合系统运行的动态过程对预防控制策略进行反馈修正，有效提升系统的电压抗扰动能力和电压稳定水平。本发明能够实现减小事件冲击和提高稳定裕度，只需要对全局稳定的电压特性宏观把握和局部稳定特性的电压稳定裕度优化即可快速精准的提升系统的抗干扰能力和稳定水平，不仅能深入的理解电网运行特性、快速判断系统的电压易扰动点和电压稳定薄弱点，还能分析其主导因素，有效地防范电压稳定事故的发生。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例中的电压稳定特性曲线示例。
图3为本发明实施例中不同潮流下8号节点N-1后的27号节点电压示意图。
图4为本发明实施例中ZZ发电机控制变量对电压的灵敏度示意图。
具体实施方式
针对华中某实际电网夏小运行方式为例，对本发明基于特性分析的电压稳定预防控制方法及系统进行进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例基于特性分析的电压稳定预防控制方法的实施步骤包括：
1)对目标电网全网的预想事故，依次经过基于电压稳定影响度、电压稳定裕度二阶筛选，将筛选结果作为预想事故目标集合；
2)判断预想事故目标集合是否为空，如果为空则结束并退出，否则从预想事故目标集合中遍历选择一个预想事故作为当前预想事故，初始化迭代次数为0和最大迭代次数kmax，跳转执行步骤3)；
3)将迭代次数加1，针对当前预想事故，求取不同策略的参数稳定灵敏度、电压特性影响度；
4)根据现有的策略库中不同策略的参数稳定灵敏度、电压特性影响度制定当前预想事故的全局策略和局部策略，所述全局策略为影响全网电压的电压稳定裕度的故障应急措施，所述局部策略为影响局部节点的电压稳定裕度的故障应急措施；
5)针对当前预想事故的全局策略和局部策略针对电网系统进行仿真，计算采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度，并判断采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度是否满足要求，如果满足要求则输出当前的全局策略和局部策略，并跳转执行步骤7)；否则判断迭代次数等于最大迭代次数kmax是否成立，如果成立则跳转执行步骤6)，否则跳转执行步骤3)；
6)为现有的策略库增加新的可选择的策略，或者降低采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度的要求，初始化迭代次数为0，跳转执行步骤3)；
7)判断预想事故目标集合中是否仍有未遍历的预想事故，如果仍有未遍历的预想事故，则从预想事故目标集合中遍历选择下一个预想事故作为当前预想事故，跳转执行步骤3)；否则，判定处理完毕，结束并退出。
本实施例中，步骤1)的详细步骤包括：对目标电网全网的预想事故，分别计算电压稳定影响度和电压稳定裕度，然后根据电压稳定影响度、电压稳定裕度进行排序，筛选出电压稳定影响度较大、电压稳定裕度较小的多个预想事故作为预想事故目标集合。
本实施例中，步骤1)中计算电压稳定影响度的函数表达式如式(1)所示；
式(1)中，μa表示电压稳定影响度，ZTHEV表示系统侧等值阻抗，ZLD表示负荷侧等值阻抗，α表示参数变量。
电压稳定影响度用于实现针对冲击较大的预想事故进行快速筛选。
由于预想事故的筛选是控制策略中计算量最大的一步，基数较大，需要采用快速筛选方法，本实施例采用速度较快的灵敏度分析排序，在轨迹灵敏度分析方法中，往往研究某些单一变量之间的相互变化规律，如式(1-1)所示；
式(1-1)中，xα(t)和yα(t)表示目标变量x和y在t时刻对于参数变量α的灵敏度大小，△x(t)为目标变量x的变化量，△y(t)为目标变量y的变化量，△α为参数变量α的变化量。
动态跟踪xα(t)和yα(t)的值即可以得到灵敏度轨迹，其线性化形式如下式(1-2)所示；
式(1-2)中，
表示线性化后的函数关系，将因变量选为电压稳定裕度指标，可充分反映电压稳定特性对某一变量的灵敏度，即受该变量的影响程度。
在直角坐标下，电力系统潮流方程W可表示为下式(1-3)所示；
式(1-3)中，
表示平衡节点的电压，V表示其他各节点电压的集合，
为其他各节点电压的集合V、平衡节点的电压
之间的函数约束关系，有下述式(1-4)；
式(1-4)中，P1s和Q1s分别表示1号节点的有功功率和无功功率，P(n-1)s表示n-1号节点的有功功率，V(n-1)s表示n-1号节点的电压，e1和f1分别表示1号节点电压的实部和虚部，en-1和fn-1分别表示n-1号节点电压的实部和虚部，其他参数以此类推。
因此，则有系统侧等值阻抗ZTHEV和负荷侧等值阻抗ZLD对变量α的灵敏度如式(1-5)；
式(1-5)中，ZTHEVα表示系统侧等值阻抗ZTHEV对变量α的灵敏度，ZLDα表示负荷侧等值阻抗ZLD对变量α的灵敏度，可求得如式(1-6)所示表达式；
式(1-6)中，ZTHEV表示系统侧等值阻抗，
表示负荷侧节点电压，
表示负荷侧注入电流，α为变量，ZLD表示负荷侧等值阻抗。根据上式，可得到步骤1)中计算电压稳定影响度的函数表达式如式(1)所示。电压稳定影响度是电压稳定裕度的灵敏度值，表现为该节点的稳定裕度容易发生变化的程度，同时可以表现为节点电压容易波动的程度。根据各节点电压稳定裕度的灵敏度值，可以快速得到电压稳定水平容易变化的节点集合。选取稳定特性灵敏度变化范围过大，会对在线快速计算造成压力，选取过小则会缺失一些严重扰动事件。可以根据工程应用实际需求取得平衡，在实际工程应用中，也可以根据调度运行经验快速得到筛选集合。
本实施例中，预想事故包含多种类型(以N-1故障为例)。针对潮流903作N-1事件分析，部分500kV以上节点的影响度，按电压稳定影响度排序如下表1所示。
表1：不同节点的电压稳定影响度。
| 节点 | 编号 | 影响度 |
| HL | 8 | 21.55 |
| AJC | 2 | 20.13 |
| GS | 1 | 12.47 |
| PL | 13 | 9.35 |
| ZY | 24 | 8.82 |
| KS | 12 | 7.11 |
可以看出当前运行方式下的同类扰动事件中，节点8、2、1对整个系统的冲击最大，容易引起电压失稳。
本实施例中，步骤1)中计算电压稳定裕度的函数表达式如式(2)所示；
式(2)中，μPi表示电压稳定裕度，Picr表示极限运行状态下i节点的有功功率，Pi表示当前运行状态下i节点的有功功率，Vicr表示极限状态下的i节点的节点电压，
表示极限状态下的i节点的注入电流的共轭，Vi0表示泰勒展开的初值，ai1表示泰勒展开的一阶导数的系数，Iicr表示极限状态下的i节点的注入电流，Ii0表示当前运行状态下的i节点的注入电流，ai2表示泰勒展开的二阶导数的系数，ai3表示泰勒展开的三阶导数的系数，其中i节点为电压稳定裕度的评估对象。
电压稳定裕度用于实现对预想事故的精确筛选。整个系统的电压稳定水平评估还需要分析各节点的裕度情况。考虑快速筛选集合中稳定特性影响度最高的预想事故，进一步作稳定极限预测，选取最接近稳定极限的节点，即可得到精确筛选集合，虽然计算时间较长，但是由于经过了第一步的筛选，所要分析的扰动集合数量较少，可以快速准确得出筛选结果。考虑功率增长扰动，初始状态的功率增长因子λ＝λ0和节点电压V＝V0，则有式(2-1)；
式(2-1)中，
表示平衡节点的电压，λ表示功率变化因子，J表示雅克比矩阵，V表示除平衡节点以外各节点电压的实部和虚部，有V＝[e1 f1 … en-1 fn-1]T。上式中，J＝dF/dV，其中F表示电力系统潮流方程，则可以得到式(2-2)、式(2-3)；
式(2-2)中，各参量表达式和式(2-1)相同。
式(2-3)中，Y表示节点导纳矩阵，其余各参量表达式和式(2-1)相同。
由此可得式(2-4)～式(2-6)
式(2-4)中，Vi表示i节点的节点电压绝对值，
表示i节点的节点电压向量，
表示i节点的节点电压向量的共轭，Ii表示i节点的注入电流绝对值，
表示i节点的注入电流向量，
表示i节点的注入电流向量的共轭，λ表示功率变化因子，其中i节点为电压稳定裕度的评估对象。
式(2-5)中各参量与式(2-4)中含义相同。
式(2-6)中，各参量与式(2-4)中含义相同。
泰勒展开的一阶导数的系数ai1、泰勒展开的二阶导数的系数ai2、泰勒展开的三阶导数的系数ai3的表达式如(2-7)所示；
式(2-7)中，ai1表示泰勒展开的一阶导数的系数，ai2表示泰勒展开的二阶导数的系数，ai3表示泰勒展开的三阶导数的系数，其中i节点为电压稳定裕度的评估对象，其余各参量与式(2-4)中含义相同。
在此基础上，则有式(2-8)；
式(2-8)中，Vi表示i节点的节点电压，Vi0表示i节点的节点电压的初值，Ii表示i节点的注入电流，Ii0表示i节点的注入电流的初值，其中i节点为电压稳定裕度的评估对象。
因此，系统侧等值阻抗如式(2-9)：
式(2-9)中，ZiTHEV表示系统侧等值阻抗，其余各参量与式(2-8)中含义相同。
负荷侧等值阻抗如式(2-10)：
式(2-10)中，ZiLD表示负荷侧等值阻抗，其余各参量与式(2-8)中含义相同。
考虑到电压稳定极限状态下满足式|ZiTHEV|＝|ZiLD|，令式(2-11)：
式(2-11)中，
表示k+1时刻i节点的注入电流，
表示k时刻i节点的节点电压，α表示迭代起始值(为了缩短迭代次数，一般取0.5)，
表示k时刻的负荷侧等值阻抗，
表示k时刻的系统侧等值阻抗。
假定α＝0.5和
做迭代可知，上式对应了系统侧等值阻抗模等于负荷侧等值阻抗模，则极限状态下的节点电压为式(2-12)：
式(2-12)中，Vicr表示i节点运行极限条件下的节点电压，Iicr表示i节点运行极限条件下的注入电流，Vi0表示i节点的节点电压初值，Ii0表示i节点的注入电流初值，ai1表示泰勒展开的一阶导数的系数，ai2表示泰勒展开的二阶导数的系数，ai3表示泰勒展开的三阶导数的系数，其中i节点为电压稳定裕度的评估对象。根据极限状态下节点电压值可得此时相对应的极限功率为
此时相对应的电压稳定裕度的函数表达式如式(2)所示。
本实施例中，针对潮流903作N-1事件分析，部分500kV以上节点的影响度，按电压稳定裕度排序如下表2所示。
表2：不同节点的电压稳定裕度。
| 节点 | 节点位置 | μ |
| 24 | 南部系统末端 | 0.44 |
| 1 | 近邻西北部供电源 | 0.42 |
| 13 | 近邻西南部供电源 | 0.28 |
| 2 | 近邻中部负荷中心 | 0.18 |
| 12 | 北部地区 | 0.11 |
| 8 | 中部负荷中心 | 0.08 |
参见表2，经过二阶筛选过后得到的事件集合为中部负荷中心(8号节点N-1)。此时相对应的8号节点电压稳定裕度为0.077953，其电网影响度为21.54672387，分析结果与实际调度运行经验相符，即8号节点附近发生相同故障，会对整个系统产生更大冲击。本实施例中，步骤3)中求取参数稳定灵敏度的函数表达式如式(3)所示；
式(3)中，△SVa(T)表示参数稳定灵敏度，SV(t2)表示t2时刻的电压特性影响度，SV(t1)表示t1时刻的电压特性影响度，△α为参数的变化量，T为t2时刻和t1时刻之间的时间跨度。
本实施例中，步骤3)中求取电压特性影响度的函数表达式如式(4)所示；
式(4)中，SV(T)为T时刻的电压特性影响度，V(t)为T时刻的电压，V0为初始电压，t为时间。
电压稳定预防控制策略目的是在保证安全供电的同时，尽量降低预想事故对整个电网的冲击。通过分析预想事故后的潮流状态得到电压特性影响度和电压稳定裕度值后，针对目标集合中的预想事故对系统电压冲击较大且使得各节点电压裕度较低的事件，为了既达到调节节点电压，又降低扰动冲击的目的，基于特性分析提出了电压稳定预防控制全局策略和局部策略。现有的策略库包含预想事故的策略，根据现有的策略库制定当前预想事故的全局策略和局部策略时具体进行选择即可，全局策略为影响全网电压的电压稳定裕度的故障应急措施，局部策略为影响局部节点的电压稳定裕度的故障应急措施。
对于整个系统而言，扰动对全网电压水平的冲击大小决定了整个电力系统抗扰动能力。满足电网调度运行要求下，通过调节电力系统参数、网络结构、负荷模型等条件，可增强不同运行状态下的稳定水平，并深入理解复杂电网所具有的电气特性。根据影响度快速筛选的分析可知，只需要采用摄动法针对电压稳定裕度中影响较大的主导因素作相应调节。
考虑电压稳定特性曲线如图2所示，可确定电压特性影响度的函数表达式如式(4)所示，进一步可以得到参数稳定灵敏度的函数表达式如式(3)所示，由此可以快速得到各区域电压稳定水平相对于某控制参数的灵敏度，进而通过调节控制参数的大小，即可以有效的增强系统的抗扰动能力。以并联电容器为例。假定节点A处存在一台并联电容器，实际电压曲线如图2所示(0～t1)。则t1时刻的电压特性影响度SV(t1)可以根据实际电压曲线得到。在离线系统中，假定并联电容器在t1时刻投入，那么要分析时间段t1～t2的参数稳定灵敏度，只需要根据并联电容器投入后的△SVa(T)值可以计算。该值是用于量化对参数的灵敏度大小，例如投入的并联电容器是30Mvar，那么投入60Mvar的效果往往并不是前者的两倍。计算T＝t2-t1的SV(T)，并与计算得到的SV(t1)作对比，若前者数值较大，则有效的降低了电压波动，增强了抗干扰能力。
全局策略的目的是提高全网的电压稳定水平，增强整个电力系统的抗扰动能力，结合实际系统运行经验可知，可行的策略包括西南地区退出负荷100MW、中部地区退8号节点处3*-1.66667var并联电容、节点AJC与节点MF串接，由此可以分别得到三种潮流：903退负负荷、903退电容、903AM。相对应的电压特性影响度如下表3所示。
表3、不同潮流下各电压特性影响度
表3是潮流条件下的电网稳定影响度，可以看出同类扰动事件的影响度发生了变化，以8号节点为例，存在有903≈903退负负荷≈903退电容>903AM，说明对于该类事件而言，AM直连后对全网的稳定性提高有好处，可以有效的减小扰动对电网产生的冲击。以27号节点的电压为例，给出实际的电压曲线如图3所示。
电压稳定预防控制局部策略目的，是通过控制电力系统参数有目的地控制局部区域的电压水平，在应用全局策略降低预想事故对全网电压的冲击后，还需要根据稳定特性指标作局部调节，有针对性的调节局部电压稳定水平，具体表现为局部节点的电压稳定裕度提高，使得电压稳定裕度本身值较大。全局策略表现为全部的节点电压波动叠加，在采取策略后会有所减小。局部策略表现为所关注的某一个节点，电压稳定裕度的提升。根据电压对参数的灵敏度分析，即可通过改变参数提升某一个节点的电压稳定裕度。
局部策略以火力发电机参数修改为例，各参数的物理意义如下：xd、x′d、xd″、xq和xq″分别表示直轴同步、直轴暂态、直轴次暂态、交轴同步和交轴次暂态电抗，T′d0、T″d0、Tj和T″q0则分别表示了直轴开路暂态、直轴开路次暂态、转子惯性和交轴开路次暂态的时间常数。其对电压的灵敏度如图4所示：可以有针对性的调节区域稳定特性，要使得8号节点的电压稳定水平增加，可以增大的控制参数有：转子惯性时间常数Tj；可以减小的控制参数有：直轴同步电抗xd、直轴暂态电抗x′d和交轴同步电抗xq。
为了说明局部策略的有效性，采用摄动法，在相同扰动事件中，ZZ发电机参数(发电机ZZ控制变量)对8号节点的电压最小值和恢复时间的影响如表4所示。
表4、发电机ZZ控制变量与电压最小值及恢复时间的关系。
通过上表可以看出，直轴同步电抗、直轴暂态电抗和交轴同步电抗的增加会使电压降落最小值降低，且电压恢复时间延长，不利于保持电压稳定水平，与图4的仿真分析结论一致，其余参数也有类似的规律。以直轴同步电抗为例，ZZ发电机直轴同步电抗减小有利于8号节点的电压稳定水平。综合上述分析可知，针对当前运行状态所采取的稳定预防控制策—全局策略(发电机控制参数)和局部策略而言，最经济的手段分别是在负荷中心投入并联电容器和调节ZZ火电机的直轴同步电抗。在实际运行调度过程中，通过全局策略可以宏观上减弱扰动对整个系统的冲击，提高全网电压稳定水平。局部策略可以快速调节部分可控参数以达到控制局部区域稳定特性的目的，前者计算量较大，时滞性较强，但可以有效降低预想事故对整个电网电压的冲击，后者计算速度较快，可以实现系统稳定特性的在线跟踪，有针对性的作电压局部调节，具有较好的经济效益。根据实际规划调度的需求，结合这两种策略可以产生良好的工程实际效应。在有限的资金条件下，通过合理的优化调节电网的耦合特性，从而减少甚至避免其发生失稳事故，可以有针对性的进行调度和生产安排，并有利于电网运行人员精确评估电网，在确保电网安全稳定运行的前提下，合理安排投资计划，获得较大的投资效益和利润。还可使得电网整体稳定性更强，进而可以实现更加合理的安排电网发电计划，有效地减小电网损耗，降低电网的购电成本，提高企业效益。
本实施例还提供一种基于特性分析的电压稳定预防控制系统，包括计算机设备，其特征在于，计算机设备被编程以执行本实施例前述基于特性分析的电压稳定预防控制方法的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于特性分析的电压稳定预防控制方法，其特征在于实施步骤包括：
1)对目标电网全网的预想事故，依次经过基于电压稳定影响度、电压稳定裕度二阶筛选，将筛选结果作为预想事故目标集合；
2)判断预想事故目标集合是否为空，如果为空则结束并退出，否则从预想事故目标集合中遍历选择一个预想事故作为当前预想事故，初始化迭代次数为0和最大迭代次数kmax，跳转执行步骤3)；
3)将迭代次数加1，针对当前预想事故，求取不同策略的参数稳定灵敏度、电压特性影响度；
4)根据现有的策略库中不同策略的参数稳定灵敏度、电压特性影响度制定当前预想事故的全局策略和局部策略，所述全局策略为影响全网电压的电压稳定裕度的故障应急措施，所述局部策略为影响局部节点的电压稳定裕度的故障应急措施；
5)针对当前预想事故的全局策略和局部策略针对电网系统进行仿真，计算采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度，并判断采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度是否满足要求，如果满足要求则输出当前的全局策略和局部策略，并跳转执行步骤7)；否则判断迭代次数等于最大迭代次数kmax是否成立，如果成立则跳转执行步骤6)，否则跳转执行步骤3)；
6)为现有的策略库增加新的可选择的策略，或者降低采用全局策略和局部策略后的电压稳定影响度、电压稳定裕度的要求，初始化迭代次数为0，跳转执行步骤3)；
7)判断预想事故目标集合中是否仍有未遍历的预想事故，如果仍有未遍历的预想事故，则从预想事故目标集合中遍历选择下一个预想事故作为当前预想事故，跳转执行步骤3)；否则，判定处理完毕，结束并退出；
步骤1)中计算电压稳定影响度的函数表达式如式(1)所示；
式(1)中，μa表示电压稳定影响度，ZTHEV表示系统侧等值阻抗，ZLD表示负荷侧等值阻抗，α表示参数变量；
步骤1)中计算电压稳定裕度的函数表达式如式(2)所示；
式(2)中，μPi表示电压稳定裕度，Picr表示极限运行状态下i节点的有功功率，Pi表示当前运行状态下i节点的有功功率，Vicr表示极限状态下的i节点的节点电压，
表示极限状态下的i节点的注入电流的共轭，Vi0表示泰勒展开的初值，ai1表示泰勒展开的一阶导数的系数，Iicr表示极限状态下的i节点的注入电流，Ii0表示当前运行状态下的i节点的注入电流，ai2表示泰勒展开的二阶导数的系数，ai3表示泰勒展开的三阶导数的系数，其中i节点为电压稳定裕度的评估对象；
步骤3)中求取参数稳定灵敏度的函数表达式如式(3)所示；
式(3)中，ΔSVa(T)表示参数稳定灵敏度，SV(t2)表示t2时刻的电压特性影响度，SV(t1)表示t1时刻的电压特性影响度，Δα为参数的变化量，T为t2时刻和t1时刻之间的时间跨度；
步骤3)中求取电压特性影响度的函数表达式如式(4)所示；
式(4)中，SV(T)为T时刻的电压特性影响度，V(t)为T时刻的电压，V0为初始电压，t为时间。
2.根据权利要求1所述的基于特性分析的电压稳定预防控制方法，其特征在于，步骤1)的详细步骤包括：对目标电网全网的预想事故，分别计算电压稳定影响度和电压稳定裕度，然后根据电压稳定影响度和电压稳定裕度进行排序，筛选出电压稳定影响度较大、电压稳定裕度较小的多个预想事故作为预想事故目标集合。
3.一种基于特性分析的电压稳定预防控制系统，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备被编程以执行权利要求1或2所述基于特性分析的电压稳定预防控制方法的步骤。
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