CN110445130A - 考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置，包括数据采集装置，其包括同步向量测量装置用于采集各个母线电压幅值和相角及配电网系统的各个节点的电压及电流并存储至配电网数据库；功率表用于采集母线上发电机注入有功和无功功率；同步数据采集接口用于从配电网数据库中获取配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流；数据处理服务器用于计算得到配电网系统相对应的导纳矩阵；建立考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型；求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

Description

考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置

技术领域

本公开属于电网安全分析领域，尤其涉及一种考虑最优无功支撑的静态电 压稳定裕度计算装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在 先技术。

对于电力系统而言，无功源具备充足的备用容量是能够及时填补系统无功 缺额、提供电压支撑的主要因素之一。当电压出现波动时，可以通过调节各类 控制设备对系统无功进行重新分配来改善这种状况。同时，合理的无功分布能 够有效减少系统的功率损耗提高经济性。随着电网规模的不断扩大，传统采用 人工经验对变电站内电压和无功进行判断和调节的方式，既难以保证电压无功 调节的合理性和可靠性，也给运行值班人员带来很大负担。因此，单纯采用人 工调节电网电压的方式已经无法满足系统电压控制的要求，为了保证区域无功 功率平衡，同时实现无功潮流的优化分布，提高电网运行的安全性和经济性， 自动电压控制系统(AVC)已经被广泛应用。AVC系统是在电网正常运行下， 结合上下级调度单位的协调优化指令，通过调节变压器分接头变比，发电机端 电压和无功设备等可控设备可在各种运行约束满足要求的前提下实现自动电压 控制，并尽可能的降低网损。

随着AVC系统的广泛应用，在电网正常运行下，系统可通过各类无功调整 措施来保证系统符合各类安全条件。发明人发现，在采用预估-校正算法求解传 统连续潮流过程中，随着负荷的增长，指定节点的电压曲线会出现下降趋势， 并未考虑AVC系统对系统电压的支撑能力，计算结果可能会略显保守。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供一种考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕 度计算方装置，其将实际运行中自动电压控制系统对电压的支撑作用考虑到连 续潮流的计算过程中，在模型构造时采用无功优化模拟自动电压控制系统的调 控，计算得到更符合实际电力系统运行的静态电压稳定裕度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开的第一个方面提供一种考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算 装置。

一种考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置，包括数据采集装置 和数据处理服务器；

数据采集装置，其包括同步向量测量装置，所述同步相量测量装置用于采 集各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的各个节点的电压及电流并存储至 配电网数据库；

功率表，用于采集母线上发电机注入有功和无功功率；

同步数据采集接口，用于从配电网数据库中获取配电网系统的拓扑结构及 各个节点的电压及电流；

所述数据采集装置用于将其采集的数据传送至数据处理器；

所述数据处理服务器，用于根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压 及电流，计算得到配电网系统相对应的导纳矩阵；

根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功和无功功率及配电 网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流 模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数, V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机 注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无 功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差， G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率， α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1； i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统 的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷 参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

本公开的第二个方面提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行 时实现如下步骤：

接收同步相量测量装置采集的各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的 各个节点的电压及电流；接收功率表采集的母线上发电机注入有功和无功功率； 接收同步数据采集接口从配电网数据库中获取的配电网系统的拓扑结构及各个 节点的电压及电流；

根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流，计算得到配电网系 统相对应的导纳矩阵；根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功 和无功功率及配电网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配 电网系统连续潮流模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数, V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机 注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无 功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差， G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率， α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1； i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统 的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷 参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

本公开的第三个方面提供一种计算机设备。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上 运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如下步骤：

接收同步相量测量装置采集的各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的 各个节点的电压及电流；接收功率表采集的母线上发电机注入有功和无功功率； 接收同步数据采集接口从配电网数据库中获取的配电网系统的拓扑结构及各个 节点的电压及电流；

根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流，计算得到配电网系 统相对应的导纳矩阵；根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功 和无功功率及配电网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配 电网系统连续潮流模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数, V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机 注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无 功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差， G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率， α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1； i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统 的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷 参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

本公开的有益效果是：

本公开考虑AVC系统提供的最优无功支撑，完成了连续潮流的模型改进， 并完善了步长控制、矫正优化算法，得到更准确的静态电压稳定裕度，方法简 单易行，附加计算量小，方法稳定性好。

假设系统有充足的无功备用容量来抵御负荷无功功率的增长，则可能保证 负荷点电压仍在规定的范围内，从而对电压稳定极限产生影响，本公开在连续 潮流计算中，考虑AVC系统提供的无功支撑作用，计算得到的静态电压稳定裕 度会更符合实际电力系统运行。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公 开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例提供的一种考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计 算装置结构示意图。

图2是本公开实施例提供的连续潮流的预估-校正法过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的 普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图 限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确 指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说 明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、 组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、 “侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为 了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中 任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固 定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中 间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定 上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例1

如图1所示，本实施的一种考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装 置，包括数据采集装置和数据处理服务器。

数据采集装置，其包括同步向量测量装置，所述同步相量测量装置用于采 集各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的各个节点的电压及电流并存储至 配电网数据库；

功率表，用于采集母线上发电机注入有功和无功功率；

同步数据采集接口，用于从配电网数据库中获取配电网系统的拓扑结构及 各个节点的电压及电流；

所述数据采集装置用于将其采集的数据传送至数据处理器。

其中，同步相量测量装置(PMU：phasor measurement unit)是利用全球定 位系统(GPS)秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单元，可用于电力系统的动 态监测、系统保护和系统分析和预测等领域，是保障电网安全运行的重要设备。

数据处理服务器，用于根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电 流，计算得到配电网系统相对应的导纳矩阵；

根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功和无功功率及配电 网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流 模型。

在建立考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型的过程中，引入 参数λ表征负荷的増长，并通过构造扩展潮流方程克服了雅可比矩阵的奇异性问 题。最后通过追踪负荷参数增长获得完整的PV曲线，能更为准确地找到系统运 行临界点。

建立传统连续潮流模型如下：

式中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj是表示发电机和负荷功率随λ变化的常数,V_i和θ_i为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi为第i个母线上发电机注入有功和 无功功率，P_Di和Q_Di为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无功功率，g_pi、g_qi分 别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差，G_ij、B_ij分别为导 纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，导纳矩阵为电气行业基本概念，不作 赘述。

模型可简化为：

f(x,μ,λ)＝0

式中，μ为控制变量，x为状态变量。

在此传统连续潮流模型基础上作出改进，考虑AGC的连续潮流模型如下：

式中，μ表示系统中的不平衡功率，α表示参与AGC调节的各发电机出力 的分配因子，且∑α_i＝1。

模型可简化为：

g(V,θ,μ,λ)＝g(Y)＝0

进而，完成改进的连续潮流计算流程如下：

①初始化。潮流计算得初始状态；

②切向量。确定系统负荷的增长方式，得到当前运行点的切向量；

③预估得预测运行点；

④预测校正，得到预测校正后的运行点；

⑤优化校正。以预测校正得到的运行点为初始状态，进行无功优化，得到 优化校正后的运行点；

⑥临界点判断。若负荷参数出现负增长，则计算结束；否则，i＝i+1，范围 步骤③。

对原电力系统执行潮流计算，可以顺利得到网络的初始状态运行点，命为 运行点a。

如图2所示，从当前运行点a开始，pre是预测的搜索方向，给定步长得到 预测点b，经过传统的连续潮流校正过程，即过程cor₁，得到第一次校正的运行 点b′；以运行点b′为初始值进行无功优化计算，即过程cor₂，得到第二次校正的 运行点b″。不断迭代，直至到达临界点。图2中，λ₁和λ₂分别是传统算法和本公 开所提算法求解的临界点负荷裕度。需要说明的是，校正过程cor₂得到的电压幅 值需要根据实际的控制变量的调节结果得到，并非对于所有的负荷节点的PV曲 线在该校正过程中的电压幅值都会升高或降低，节点电压由发电机的机端电压、 变压器变比的调节、无功补偿设备、网络拓扑结构、以及系统潮流的共同作用 决定。

⑴预估：通过当前迭代点求解出下一迭代点的近似解，采用切线法进行预 估：

Y_pre＝Y_base+hdY

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，Y_pre表示预估状态，Y_base指当前状态，如果是首次计算， 则为初始潮流结果。h用来控制迭代步长，dY是方程在当前迭代点处的切线斜率， 可以用来判断分岔点。

切线法需要计算各变量和参数的微分处理：

化简得：

式中：g为改进后连续潮流模型方程。

若要求解出需要的切向量，则需要添加一个方程。通过指定切向量中的某 一个分量为+1或-1来处理，选定的分量为延拓参数。则dY可以通过下式得到：

e_k＝[0 … 0 1 0 … 0]_(2N-m+1)×1

式中，e_k代表(2N-m+1)×1阶行向量，除第k个元素为1外其余元素都为零。 选定的第k个分量为延拓参数，通过求解上式得到当前点的切向量。参数k的 选定：本实施例的计算中，将第一步迭代计算选择负荷参数为延拓参数，之后 的选择每一步迭代计算的切向量中绝对值最大的状态变量为延拓参数，其斜率 的符号决定于切向量中相应分量的符号。

根据切向量dY和步长h，预估计算如下：

②步长控制：令初始步长控制因子h(通常可取0.001)，当前预测点出的校 正过程的迭代次数为l。当1≤l≤2时，校正过程快速收敛，可以适当增大步长； 当l≥2时，校正过程收敛慢，可以适当减小步长。同时保证步长h在一定范围内， 直至临界点。

③校正：校正过程分为两步，第一步是对预测点的校正得到收敛的潮流解， 称作预测校正；第二步是以第一步校正得到的潮流解为初始状态，考虑无功优 化后的再校正，称作优化校正。

1)预测校正

将预估得到的近似解，可得修正方程：

式中，为预估环节所得电力系统状态变量：电压幅值、相角。

采用牛拉迭代法进行求解方程：

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，ΔY^k为当前k次迭代下求得的Y偏差量，Y^k为当前k 次迭代下求得的Y、Y^k+1为k+1次(即下一次)迭代下所用的Y；表示第k 次迭代的Jacobi矩阵，求解如下：

式中，J_PF为常规潮流的Jacobi矩阵；A为参与AGC调节的各发电机分配因 子，所有的分配因子之和为1；k_G和k_L分别为有功功率和无功功率的增长系数。

2)优化校正

为预测校正解，将其作为初始值代入无功优化模型，进行无功优化的求 解，得到优化后的校正解Y_orpf。

目标函数：

Minμ

约束条件：

Q_Cmin≤Q_C≤Q_Cmax

Q_Gmin≤Q_G≤Q_Gmax

T_Kmin≤T_K≤T_Kmax

V_min≤V≤V_max

其中，Y_ex为控制变量和状态变量的集合，

Y_ex＝[Δμ Δθ ΔV_L ΔV_G ΔT_t ΔT_c ΔQ_G]；Q_c,Q_G,T_k,V分别为无功补偿器输出无功、发电站输出无功，变压器变比，母线电压，下标min,max分别为对应变 量的上下限。J_orpf为扩展雅可比矩阵，形式如下：

依据收敛条件

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，为预测校正解，将其作为初始值代入无功优化模型， 进行无功优化的求解，得到优化后的校正解Y_orpf，ε为收敛精度，根据研究人员 的要求而定，通常小于0.01。

判断是否得到优化校正后的运行点。当满足条件时，优化校正后的运行点 已求得。

最后，判断临界点。若负荷参数出现负增长，则计算结束，否则重复上一 步骤的预估—步长控制—矫正。

通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷参数变化差 值，得到静态电压稳定裕度。

实施例2

本实施例提供一种计算机可读存储介质。

本实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被 处理器执行时实现如下步骤：

接收同步相量测量装置采集的各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的 各个节点的电压及电流；接收功率表采集的母线上发电机注入有功和无功功率； 接收同步数据采集接口从配电网数据库中获取的配电网系统的拓扑结构及各个 节点的电压及电流；

根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流，计算得到配电网系 统相对应的导纳矩阵；根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功 和无功功率及配电网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配 电网系统连续潮流模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数, V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机 注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无 功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差， G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率， α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1； i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统 的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷 参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

其中，求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型的过程为：

计算配电网系统连续潮流模型的初始状态，进而确定配电网系统初始状态 运行点；

基于初始状态运行点作为当前迭代点，利用切线法及预设迭代步长，预估 出下一迭代点的近似解；

利用切线法及预设迭代步长，预估出下一迭代点的近似解的公式为：

Y_pre＝Y_base+hdY

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，Y_pre表示预估状态，Y_base指当前状态；V和θ分别为母 线电压幅值和相角；h为迭代步长；dY是考虑自动电压控制系统的配电网系统连 续潮流模型在当前迭代点处的切线斜率，用来判断分岔点。

将下一迭代点的近似解输入至考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮 流模型中，得到校正后的预测下一迭代点；

以校正后的预测下一迭代点为初始状态运行点，进行无功优化，得到优化 校正后的运行点；

具体地，在约束条件下，求解目标函数Minμ时对应的运行点作为优化校 正后的运行点。

为预测校正解，将其作为初始值代入无功优化模型，进行无功优化的求 解，得到优化后的校正解Y_orpf。

目标函数：

Minμ

约束条件：

Q_Cmin≤Q_C≤Q_Cmax

Q_Gmin≤Q_G≤Q_Gmax

T_Kmin≤T_K≤T_Kmax

V_min≤V≤V_max

其中，Y_ex为控制变量和状态变量的集合，

Y_ex＝[Δμ Δθ ΔV_L ΔV_G ΔT_t ΔT_c ΔQ_G]；Q_c,Q_G,T_k,V分别为无功补偿器输出无功、发电站输出无功，变压器变比，母线电压，下标min,max分别为对应变 量的上下限。J_orpf为扩展雅可比矩阵，形式如下：

依据收敛条件

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，为预测校正解，将其作为初始值代入无功优化模型， 进行无功优化的求解，得到优化后的校正解Y_orpf，ε为收敛精度，根据研究人员 的要求而定，通常小于0.01。

判断负荷参数出现是否负增长，若是，则当前点为临界稳定点；继续预估 出下一迭代点，直至找到临界稳定点结束。

实施例3

本实施例的一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可 在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如下步骤：

接收同步相量测量装置采集的各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的 各个节点的电压及电流；接收功率表采集的母线上发电机注入有功和无功功率； 接收同步数据采集接口从配电网数据库中获取的配电网系统的拓扑结构及各个 节点的电压及电流；

根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流，计算得到配电网系 统相对应的导纳矩阵；根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功 和无功功率及配电网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配 电网系统连续潮流模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数, V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机 注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无 功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差， G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率， α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1； i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统 的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷 参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计 算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和 硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算 机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器 等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的 流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框 图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。 可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他 可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程 数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程 和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备 以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的 指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流 程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算 机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领 域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之 内。

Claims (10)

1.一种考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置，其特征在于，包括数据采集装置和数据处理服务器；

数据采集装置，其包括同步向量测量装置，所述同步相量测量装置用于采集各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的各个节点的电压及电流并存储至配电网数据库；

功率表，用于采集母线上发电机注入有功和无功功率；

同步数据采集接口，用于从配电网数据库中获取配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流；

所述数据采集装置用于将其采集的数据传送至数据处理器；

所述数据处理服务器，用于根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流，计算得到配电网系统相对应的导纳矩阵；

根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功和无功功率及配电网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数,V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差，G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率，α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1；i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

2.如权利要求1所述的考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置，其特征在于，在所述数据处理服务器中，求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型的过程为：

计算配电网系统连续潮流模型的初始状态，进而确定配电网系统初始状态运行点；

基于初始状态运行点作为当前迭代点，利用切线法及预设迭代步长，预估出下一迭代点的近似解；

将下一迭代点的近似解输入至考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型中，得到校正后的预测下一迭代点；

以校正后的预测下一迭代点为初始状态运行点，进行无功优化，得到优化校正后的运行点；

判断负荷参数出现是否负增长，若是，则当前点为临界稳定点；继续预估出下一迭代点，直至找到临界稳定点结束。

3.如权利要求1所述的考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置，其特征在于，在所述数据处理服务器中，利用切线法及预设迭代步长，预估出下一迭代点的近似解的公式为：

Y_pre＝Y_base+hdY

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，Y_pre表示预估状态，Y_base指当前状态；V和θ分别为母线电压幅值和相角；h为迭代步长；dY是考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型在当前迭代点处的切线斜率，用来判断分岔点。

4.如权利要求1所述的考虑最优无功支撑的静态电压稳定裕度计算装置，其特征在于，在所述数据处理服务器中，在约束条件下，求解目标函数Minμ时对应的运行点作为优化校正后的运行点。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如下步骤：

接收同步相量测量装置采集的各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的各个节点的电压及电流；接收功率表采集的母线上发电机注入有功和无功功率；接收同步数据采集接口从配电网数据库中获取的配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流；

根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流，计算得到配电网系统相对应的导纳矩阵；根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功和无功功率及配电网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数,V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差，G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率，α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1；i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

6.如权利要求5所述的一种计算机可读存储介质，其特征在于，求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型的过程为：

计算配电网系统连续潮流模型的初始状态，进而确定配电网系统初始状态运行点；

基于初始状态运行点作为当前迭代点，利用切线法及预设迭代步长，预估出下一迭代点的近似解；

将下一迭代点的近似解输入至考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型中，得到校正后的预测下一迭代点；

以校正后的预测下一迭代点为初始状态运行点，进行无功优化，得到优化校正后的运行点；

判断负荷参数出现是否负增长，若是，则当前点为临界稳定点；继续预估出下一迭代点，直至找到临界稳定点结束。

7.如权利要求5所述的一种计算机可读存储介质，其特征在于，利用切线法及预设迭代步长，预估出下一迭代点的近似解的公式为：

Y_pre＝Y_base+hdY

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，Y_pre表示预估状态，Y_base指当前状态；V和θ分别为母线电压幅值和相角；h为迭代步长；dY是考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型在当前迭代点处的切线斜率，用来判断分岔点。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如下步骤：

接收同步相量测量装置采集的各个母线电压幅值和相角以及配电网系统的各个节点的电压及电流；接收功率表采集的母线上发电机注入有功和无功功率；接收同步数据采集接口从配电网数据库中获取的配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流；

根据配电网系统的拓扑结构及各个节点的电压及电流，计算得到配电网系统相对应的导纳矩阵；根据各个母线电压幅值和相角、母线上发电机注入有功和无功功率及配电网系统相对应的导纳矩阵，建立考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型；

其中，λ为负荷参数，k_Gi和k_Lj分别表示发电机和负荷功率随λ变化的常数,V_i和θ_i分别为第i个母线电压幅值和相角，P_Gi和Q_Gi分别为第i个母线上发电机注入有功和无功功率，P_Di和Q_Di分别为第i个母线电压上负荷消耗的有功和无功功率，g_pi、g_qi分别为有功和无功功率平衡方程，θ_ij为节点i、j之间的相角差，G_ij、B_ij分别为导纳矩阵中的第i行第j列的实部和虚部值，μ表示不平衡功率，α_i表示参与自动电压控制系统调节的第i个发电机出力的分配因子，且∑α_i＝1；i＝1,2,…,N；N为母线总数，每个母线上均连接有一个发电机；

求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型，确定配电网系统的临界稳定点，通过计算配电电网系统的当前运行点到临界稳定点之间的负荷参数变化差值，得到静态电压稳定裕度。

9.如权利要求8所述的一种计算机设备，其特征在于，求解考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型的过程为：

计算配电网系统连续潮流模型的初始状态，进而确定配电网系统初始状态运行点；

基于初始状态运行点作为当前迭代点，利用切线法及预设迭代步长，预估出下一迭代点的近似解；

将下一迭代点的近似解输入至考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型中，得到校正后的预测下一迭代点；

以校正后的预测下一迭代点为初始状态运行点，进行无功优化，得到优化校正后的运行点；

判断负荷参数出现是否负增长，若是，则当前点为临界稳定点；继续预估出下一迭代点，直至找到临界稳定点结束。

10.如权利要求8所述的一种计算机设备，其特征在于，利用切线法及预设迭代步长，预估出下一迭代点的近似解的公式为：

Y_pre＝Y_base+hdY

式中，Y＝[V,θ,μ,λ]，Y_pre表示预估状态，Y_base指当前状态；V和θ分别为母线电压幅值和相角；h为迭代步长；dY是考虑自动电压控制系统的配电网系统连续潮流模型在当前迭代点处的切线斜率，用来判断分岔点。