CN113258576B - 交直流互联电网pq节点静态电压稳定性评估方法及系统 - Google Patents

交直流互联电网pq节点静态电压稳定性评估方法及系统 Download PDF

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CN113258576B CN202110600920.7A CN202110600920A CN113258576B CN 113258576 B CN113258576 B CN 113258576B CN 202110600920 A CN202110600920 A CN 202110600920A CN 113258576 B CN113258576 B CN 113258576B
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Abstract

本公开提供了一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法及系统，所述方案基于系统动态等值阻抗的思想提出一种基于节点稳态响应特性的戴维南等值参数计算方法，在获取潮流断面数据后，利用交直流系统潮流修正方程求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，作为PQ节点戴维南等值阻抗；述方法不仅可以考虑直流运行特性，还能计及负荷增长方向的影响；在得到等值参数以后，利用PQ节点的静态电压稳定裕度指标，对交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估。所述方法计算准确快速，可以实现交直流互联电网PQ节点的在线静态电压稳定评估。

Description

交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法及系统
技术领域
本公开属于电力系统相关技术领域，尤其涉及一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法及系统。
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。
快速准确实时评估交直流互联大电网的静态电压稳定性可以有效提高在线电压稳定评估和预防控制的能力。基于量测辨识的戴维南等值参数方法，因为其结构简单、计算速度快等优点适合应用于大电网静态电压稳定评估与预防控制，因此选用戴维南参数辨识方法进行静态电压稳定评估。
发明人发现，快速获取研究节点的精确戴维南等值参数是静态电压稳定分析的关键，但现有的戴维南等值参数计算方法只能应用于交流系统，对于交直流互联电网，目前尚未有可以考虑直流特性的等值参数辨识方法；同时，PQ节点的稳态响应特性受到其他节点电流的影响，当存在多条直流线路时，还包括直流线路注入交直流互联节点(连接交流系统和直流系统的交流节点)的电流。为使节点戴维南等值电路的特性接近原系统的端口稳态响应特性，现有方法主要采用将稳态响应特性关系式简化为线性表达式的思路：部分研究人员将当前状态断面下节点端口向系统侧观测的网络中非线性元件线性化，得到节点端口的稳态响应表达式，但得到的戴维南参数是无法考虑到负荷的增长方向以及直流系统的控制方式；还有一些研究人员在系统各个节点功率按当前断面的比例变化的假设下将稳态响应特性关系式中的耦合项处理为恒定阻抗，推导出节点端口的稳态响应表达式，从而得到节点的等值参数，但实际运行中各个节点的功率不可能严格按原比例波动。因此，通过以上方法求解出的戴维南等值参数对应的特性与端口实际稳态响应特性有一定的偏差，且无法考虑直流线路带来的非线性特性影响。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提供了一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法及系统，所述方案通过一种基于节点稳态响应特性的戴维南等值参数计算方法，不仅考虑了直流运行特性，同时计及负荷增长方向的影响；在得到等值参数以后，利用PQ节点的静态电压稳定裕度指标，对交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估；所提方法计算准确快速，可以实现交直流互联电网PQ节点的在线静态电压稳定评估。
根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法，包括：
获取潮流断面数据后，利用交直流系统潮流修正方程求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，作为PQ节点戴维南等值阻抗，并基于所述PQ节点戴维南等值阻抗获得PQ节点戴维南等值电势；
利用获得的PQ节点的戴维南等值参数，将交直流系统简化为等值参数对应的两节点系统；
根据两节点系统电压方程有解约束条件，获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度；
根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估。
进一步的，所述求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，具体包括指定负荷增长方向以及直流运行方式，计算在相同的负荷增长参数变化量下电压向量和电流向量的变化量比值。
进一步的，所述获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度，具体采用如下公式：
Figure BDA0003092657130000031
其中，marL∈Rq为PQ节点的静态电压稳定裕度指标，q为PQ节点的个数；ΔPL∈Rq为下个时刻节点的预测增长功率。
进一步的，所述根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估，具体为：所述PQ节点静态电压稳定裕度的范围为-∞到1，值越大代表稳定裕度越好，小于等于零代表当前断面下负荷增长指定变化量时发生静态电压失稳。
进一步的，所述交直流系统潮流修正方程如下所示：
f(x)+λb＝0
其中，f(x)∈Rn为交直流系统潮流方程，n为潮流方程的个数；b∈Rn为系统的负荷增长方向对应的向量；λ∈R1为指定负荷增长方向下的增长参数；x∈Rn代表系统的状态量。
根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估系统，包括：
戴维南等值参数求取单元，其用于获取潮流断面数据，利用交直流系统潮流修正方程求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，作为PQ节点戴维南等值阻抗，并基于所述PQ节点戴维南等值阻抗获得PQ节点戴维南等值电势；
交直流系统简化单元，其用于利用获得的PQ节点的戴维南等值参数，将交直流系统简化为等值参数对应的两节点系统；
稳定裕度求取单元，其用于根据两节点系统电压方程有解约束条件，获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度；
稳定性评估单元，其用于根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估。
根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法。
根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种非暂态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所述的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开提供了一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法及系统，所述方案通过一种基于节点稳态响应特性的戴维南等值参数计算方法，不仅考虑了直流运行特性，同时计及负荷增长方向的影响；在得到等值参数以后，利用PQ节点的静态电压稳定裕度指标，对交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估；所提方法计算准确快速，可以实现交直流互联电网PQ节点的在线静态电压稳定评估。
(2)本公开所述方案对节点端口稳态特性中电压和电流的关系式采用新的思路进行等效，当获取潮流断面后，通过交直流系统潮流修正方程快速求取指定负荷增长方向和直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，即电压微分和电流微分比值，作为PQ节点戴维南等值阻抗，这样可以将原有交流系统的戴维南等值参数辨识方法扩展到交直流互联电网，同时可以考虑负荷增长方式和直流控制方式对端口特性的影响，所得等值电路可以更好的拟合原系统端口特性，获得更好的等值效果。
本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
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为本公开实施例一中所述的直流输电系统的单线图；
图2(a)-图2(d)为本公开实施例一中所述的在四种直流控制方式下，不同潮流断面对应的各个节点电压幅值的相对误差百分比的最大值示意图；
图3为本公开实施例一中所述的两节点系统的有功极限对比；
图4(a)-图4(d)为本公开实施例一中在四种直流控制方式下，EPRI-36节点系统应用本公开所述方法的稳定裕度指标对比结果示意图；
图5为本公开实施例一中所述交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开做进一步说明。
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，本公开所述方案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。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
本实施例的目的是提供一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法。
一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法，包括：
获取潮流断面数据后，利用交直流系统潮流修正方程求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，作为PQ节点戴维南等值阻抗，并基于所述PQ节点戴维南等值阻抗获得PQ节点戴维南等值电势；
利用获得的PQ节点的戴维南等值参数，将交直流系统简化为等值参数对应的两节点系统；
根据两节点系统电压方程有解约束条件，获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度；
根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估。
具体的，为了便于理解，以下结合附图对本公开所述方案进行详细说明：
(一)等值参数计算的基本思想
(1)PQ节点戴维南等值参数辨识思想
为描述PQ节点的响应特性，本实施例中定义PQ节点的稳态响应特性：在固定的直流控制运行方式下，各个节点的功率按某一方向变化时，需等值节点的功率和电压相量的关系。对于PQ节点i对地端口向系统侧观测的非线性网络，如通过戴维南等值参数对应的两节点系统等值，需要找到一个合适的等值参数，使式(1-1)所示节点端口的稳态响应特性和实际系统的节点稳态响应特性接近。
Figure BDA0003092657130000061
Figure BDA0003092657130000062
式中：
Figure BDA0003092657130000063
和
Figure BDA0003092657130000064
表示节点i电压、电流相量；PLi和QLi表示节点i的有功功率和无功功率；
Figure BDA0003092657130000065
和Zthi为节点i戴维南等值电势、等值阻抗。
交直流互联电网交流侧的第i个PQ节点端口的稳态响应特性关系式可进行如下表示：
Figure BDA0003092657130000066
Figure BDA0003092657130000067
Figure BDA0003092657130000068
式中，下标L、T和G代表PQ节点、联络节点(即P＝0、Q＝0的PQ节点)、发电机节点；下标i代表第i个PQ节点，下标j代表其他PQ节点；
Figure BDA0003092657130000069
和
Figure BDA00030926571300000610
为节点的电流、电压相量；Y为节点导纳矩阵。
由式(1-3)可以看出PQ节点i的稳态响应特性受到其他节点电流的影响，当存在多条直流线路时，
Figure BDA0003092657130000071
还包括直流线路注入交直流互联节点的电流。为使节点戴维南等值电路的特性接近原系统的端口稳态响应特性，现有方法的思路是将公式(1-3)的表达式简化为线性表达式：部分研究人员将当前状态断面下节点端口向系统侧观测的网络中非线性元件线性化，得到节点端口的稳态响应表达式，但得到的戴维南参数是无法考虑到负荷的增长方向以及直流系统的控制方式；另一些人在系统各个节点功率按当前断面的比例变化的假设下将式(1-3)中的耦合项处理为恒定阻抗，推导出节点端口的稳态响应表达式，从而得到节点的等值参数，但实际运行中各个节点的功率不可能严格按原比例波动。所以通过以上方法求解出的戴维南等值参数对应的特性与端口实际稳态响应特性有一定的偏差，且无法考虑直流线路带来的非线性特性影响。
针对上述问题，本公开所述方案对节点端口稳态特性中电压和电流的关系式采用另一个思路进行等效。当获取潮流断面后，通过交直流系统潮流修正方程快速求取指定负荷增长方向和直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，即电压微分和电流微分比值，作为PQ节点戴维南等值阻抗，这样可以将原有交流系统的戴维南等值参数辨识方法扩展到交直流互联电网，同时可以考虑负荷增长方式和直流控制方式对端口特性的影响，所得等值电路可以更好的拟合原系统端口特性，获得更好的等值效果。
(二)本公开所述的戴维南等值参数在线计算方法
(1)直流输电系统的基本数学模型
如图1所示，展示了双端直流输电系统的基本数学模型，其中，直流支路满足下列方程：
Figure BDA0003092657130000072
Figure BDA0003092657130000073
Figure BDA0003092657130000074
Pd＝UdId (1-9)
Figure BDA0003092657130000081
Figure BDA0003092657130000082
Figure BDA0003092657130000083
式中，Ud0为换流器节点直流空载电压；kt为换流器的变压器变比；Nb为换流器的桥数；Umt为换流器的变压器交流侧电压幅值；Xc为换流器的变压器漏抗；Id为直流电流；Ud为换流器直流侧电压；θ为换流器控制角，可为整流器触发角α或逆变器熄弧角γ；Pd、Qd分别为换流器与系统交换的有功功率、无功功率；Iac为交流基波电流；
Figure BDA0003092657130000084
为交流侧功率因数角。
直流输电单元中，整流侧和逆变侧共计15个变量，若要求解交直流互联电网潮流，还需根据换流器的控制方式给定两个控制变量，控制方式主要有定电压、定电流、定功率、定触发角控制。在给定控制方式下，可建立包含直流变量的潮流求解修正方程式。
(2)PQ节点戴维南等值参数辨识方法
基于系统动态等值阻抗的方法来辨识节点端口的戴维南等值参数，动态等值阻抗的计算方法如下式所示。
Figure BDA0003092657130000085
式中，Zthi为节点i的戴维南等值阻抗，
Figure BDA0003092657130000086
和
Figure BDA0003092657130000087
为电压相量和电流相量的微分。鉴于节点的复变电压和电流不具备显式的解析复变函数，无法直接求导获取等值阻抗特性参数，所以在复数域内，复变电压不能直接展开为复变电流的泰勒级数，必须选择实数参变量进行间接求导。
由式(1-3)可以看出式(1-13)中的动态等值阻抗Zth随负荷增长方向以及直流控制方式变化而变化，为求解指定负荷增长方向以及直流运行方式下的动态等值阻抗Zth，将式(1-13)转化为式(1-14)。式(1-14)求取的动态等值阻抗的意义可以概括为指定负荷增长方向以及直流运行方式，在相同的负荷增长参数变化量下电压相量和电流相量的变化量比值。动态等值阻抗对应的戴维南等值阻抗参数可以在考虑负荷增长方式以及直流控制方式下反应节点的稳态响应特性。
Figure BDA0003092657130000091
式中，λ∈R1为指定负荷增长方向下的增长参数。
Figure BDA0003092657130000092
和
Figure BDA0003092657130000093
基于相同的负荷增长方向和直流运行方式。
考虑负荷的不同增长方向以及直流控制方式的拓展潮流方程表示为下式：
f(x)+λb＝0 (1-15)
式中，f(x)∈Rn为交直流系统潮流方程，n为潮流方程的个数；b∈Rn为系统的负荷增长方向对应的向量；λ∈R1为指定负荷增长方向下的增长参数；x∈Rn代表系统的状态量，包括交流系统和直流系统的状态量，其中交流系统的状态量为节点电压幅值和相角，直流系统的状态量为Ud、Id、kt、θ、
Figure BDA0003092657130000094
对式(1-15)进行全微分得到下式：
Figure BDA0003092657130000095
式中，Um、Ua为交流节点的电压幅值和相角；xdc为直流系统的状态变量，包括Ud、Id、kt、θ、
Figure BDA0003092657130000096
拓展潮流方程对负荷水平增长参数λ的导数为fλ＝-b；
Figure BDA0003092657130000097
交直流系统的雅可比矩阵，具体元素的求取可采用现有方法。
式(1-16)转化为下式：
Figure BDA0003092657130000098
根据当前潮流断面的数据形成交直流系统的雅可比矩阵Jc，将下一时刻负荷增长方向代入b，根据式(1-17)求解线性方程即可得电压幅值和相角对负荷水平参数λ的导数
Figure BDA0003092657130000099
以及直流系统状态量对负荷水平参数λ的导数
Figure BDA0003092657130000101
根据电压相量公式
Figure BDA0003092657130000102
获得节点i电压相量对负荷水平参数λ的导数
Figure BDA0003092657130000103
如下式所示。
Figure BDA0003092657130000104
将式(1-17)求得的dUmi/dλ、dUai/dλ代入上式即可求得
Figure BDA0003092657130000105
根据电压相量共轭值的公式
Figure BDA0003092657130000106
获得节点i电压相量共轭值对负荷水平参数λ的导数
Figure BDA0003092657130000107
Figure BDA0003092657130000108
设节点复功率的共轭值为：
Figure BDA0003092657130000109
式中，P0Li和Q0Li为当前潮流断面的节点i的有功功率和无功功率；b1i和b2i为节点i的有功功率和无功功率变化的方向。
节点i复功率的共轭值
Figure BDA00030926571300001010
对负荷水平参数λ的导数
Figure BDA00030926571300001011
Figure BDA00030926571300001012
根据公式(1-2)可以获得节点i的电流相量对负荷水平参数λ的导数值
Figure BDA00030926571300001013
Figure BDA00030926571300001014
式中，
Figure BDA00030926571300001015
为电压相量的共轭值。将求得的
Figure BDA00030926571300001016
代入上式即可求得
Figure BDA00030926571300001017
最后将
Figure BDA00030926571300001018
和
Figure BDA00030926571300001019
代入式(1-14)即可获得戴维南等值阻抗Zthi。戴维南等值电势
Figure BDA00030926571300001020
通过式(1-1)求得。
至此，所有PQ节点的戴维南等值参数已经可以获得。
(三)交直流互联电网静态电压稳定评估
(1)PQ节点静态电压稳定裕度指标
在求得各个PQ节点的戴维南等值参数以后，系统化简为等值参数对应的两节点系统。其中，两节点系统电压方程有解的条件为：
(2PLZR+2QLZX-E2)2-4[(PLZR+QLZX)2+(QLZR-PLZX)2]≥0 (1-23)
式中，E∈Rq为戴维南等值电势模值，q为PQ节点的个数；ZR∈Rq、ZX∈Rq分别为戴维南等值阻抗的电阻和电抗；PL∈Rq、QL∈Rq为PQ节点的有功功率、无功功率。
设QL＝QL0+Qc，其中，
Figure BDA0003092657130000111
为节点无功负荷，
Figure BDA0003092657130000112
为功率因数角，Qc为节点无功补偿量。式(1-23)可以改为：
Figure BDA0003092657130000113
根据式(1-23)可以推导得到PQ节点的有功功率极限为：
Figure BDA0003092657130000114
Figure BDA0003092657130000115
Figure BDA0003092657130000116
式中，Qc∈Rq为节点的无功补偿量。
根据式(1-25)求解的功率极限，定义节点的静态电压稳定裕度：
Figure BDA0003092657130000117
式中，marL∈Rq为PQ节点的静态电压稳定裕度指标，q为PQ节点的个数；ΔPL∈Rq为下个时刻节点的预测增长功率。裕度指标表明在指定的负荷增长方向和直流运行方式下，预测功率变化量与现有负荷到功率极限距离的差值，描述了未来增长的最大极限和预测增长量之间的关系
在得到PQ节点戴维南参数以后用式(1-28)可以计算出PQ节点的静态电压稳定裕度，满足在线运行的要求。节点静态电压稳定裕度的范围为-∞到1，值越大代表稳定裕度越好，小于等于零代表当前断面下负荷增长指定变化量时发生静态电压失稳。
(四)实验证明
(1)等值参数计算精确性验证
首先以EPRI-36节点系统为例进行仿真分析，验证所有PQ节点的戴维南等值参数的精确性。该仿真算例包括13个PQ节点、4个PV节点、16个联络节点(功率为0的PQ节点)和一条直流线路。在得到潮流断面数据后，对所有节点的功率按照某一方向进行功率波动，以戴维南等值参数对应的两节点系统计算的潮流结果和原系统计算的潮流结果的偏差来衡量等值参数的精确度，偏差越小等值参数精确度越高。
为验证本公开所提PQ节点参数辨识方法在各种直流控制方式下均具有较高的精度，将直流线路运行在常见的四种控制方式下，相应的控制方式及参数设置见表1-1，直流线路采用双极运行，控制参数为单极线路的参数。
表1-1直流输电控制方式及参数
Figure BDA0003092657130000131
将所有的PQ节点功率按照当前断面的比例以0.035作为步长增长得到12个潮流断面，PV节点按照当前断面的比例分配增长的功率。在每个潮流断面下选取10种随机的PQ节点功率增长方向、PV节点负荷分配方式，在每种功率波动方向下进行10次功率波动，功率波动范围为±5％。四种直流控制方式下，不同潮流断面对应的各个节点电压幅值的相对误差百分比的最大值如图2(a)-图2(d)所示。
由仿真结果可以看出本公开所提出的参数计算方法在不同的潮流断面、不同的功率变化方向以及不同的直流运行方式下都具有较高的精度。本公开所求解的戴维南等值参数对应的两节点系统响应特性与实际系统多节点功率变化对应的端口实际稳态响应特性很接近，可以为交直流系统在线静态电压稳定分析提供较为精确的静态等效参数。
(2)静态电压稳定指标精确性验证
首先采用戴维南等值参数对应的两节点系统来验证式(1-25)求解的功率极限的准确性。令两节点系统戴维南等值电势模值E为1.086，戴维南等值阻抗Zth为-0.118+0.121j。将节点的有功功率设为3.76，无功功率从0.1增长至2.2，增长步长为0.1。每一步运用式(1-25)计算的功率极限和运用连续潮流计算的实际功率极限的对比如下图所示。
由上图可以看出运用式(1-25)计算出的两节点系统功率极限和由潮流计算得到的功率极限非常接近，证明了式(1-25)推导的正确性，可以运用式(1-25)得到的功率极限来计算PQ节点的静态电压稳定裕度。
在保证两节点系统求解功率极限值准确的基础上，以EPRI-36节点系统为例进行仿真分析验证PQ节点上静态电压稳定裕度指标的精确性。在指定的负荷增长方向上连续增长负荷得到多个潮流断面，为观察稳定裕度较小时的误差，将增长步长设为随断面负荷增大而减小。在表1-1所示的四种直流控制方式下，每个潮流断面运用连续潮流计算出的静态电压稳定裕度值和式(1-25)直接计算出的稳定裕度值对比如图4(a)-图4(d)所示。
图4中的(a)-(d)分别对应表1-1中的四种直流控制方式，由图可以看出，由本公开所述方法计算出的PQ节点静态电压稳定裕度指标在负荷增加的过程中可以较好的追踪实际的稳定裕度值，最大绝对误差小于0.1。在表1-1中的四种直流控制方式下，分别选取30次随机的负荷增长方向，运用本公开所述方法计算得到的静态电压稳定裕度和连续潮流计算得到的稳定裕度指标的绝对误差最大值如表1-2所示。由表1-2所示可以看出在不同的负荷增长方向下，本公开所提出的PQ节点的静态电压稳定裕度指标和实际值非常接近。
表1-2随机负荷增长方向下的裕度指标误差
Figure BDA0003092657130000141
(3)静态电压稳定评估快速性验证
在国调19495节点系统验证本公开所提静态电压稳定在线评估方法的快速性。计算条件为64G内存，Intel(R)Xeon(R)Gold 5122 CPU工作站，采用Python编程语言。静态电压稳定在线评估的各个环节所用时间如表1-3所示。
表1-3静态电压稳定评估计算时间
Figure BDA0003092657130000151
由表1-3可以看出本公开所提静态电压稳定在线评估方法对于国调19495节点系统整个计算流程的时间小于1秒，可以满足秒级响应的要求，为后续的预防控制优化奠定了基础。
为实现在秒级响应的时间尺度上快速准确实时评估过万节点交直流互联大电网电压稳定性，本章选用基于广域量测信息的戴维南等值参数进行静态电压稳定评估。首先在PQ节点处进行戴维南等值参数辨识，根据系统动态等值阻抗的思想提出一种基于节点稳态响应特性的戴维南等值参数计算方法，该参数计算方法可以考虑负荷的增长方向、以及直流线路的控制方式。本公开所述提出的直流互联电网广域量测戴维南等值参数辨识方法精度更高且可以适应各种直流运行方式。
在得到等值参数以后，本章推导了PQ节点的静态电压稳定裕度指标，用以实现过万节点交直流互联大电网的在线静态电压稳定评估。本章建立的静态电压稳定指标可以较好地反映不同的负荷增长方向和直流运行方式下薄弱PQ节点距离电压崩溃点的距离。本公开所述方案在过万节点系统的整个静态电压稳定在线评估流程时间小于1秒，满足在线分析的实时性要求。
实施例二：
本实施例的目的是提供了一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估系统。
一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估系统，包括：
戴维南等值参数求取单元，其用于获取潮流断面数据，利用交直流系统潮流修正方程求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，作为PQ节点戴维南等值阻抗，并基于所述PQ节点戴维南等值阻抗获得PQ节点戴维南等值电势；
交直流系统简化单元，其用于利用获得的PQ节点的戴维南等值参数，将交直流系统简化为等值参数对应的两节点系统；
稳定裕度求取单元，其用于根据两节点系统电压方程有解约束条件，获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度；
稳定性评估单元，其用于根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例一中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASI C，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一中所述的方法。
实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
上述实施例提供的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法及系统可以实现，具有广阔的应用前景。
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。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法，其特征在于，包括：
获取潮流断面数据后，利用交直流系统潮流修正方程求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，作为PQ节点戴维南等值阻抗，并基于所述PQ节点戴维南等值阻抗获得PQ节点戴维南等值电势；
所述交直流系统潮流修正方程如下所示：
f(x)+λb＝0
其中，f(x)∈Rn为交直流系统潮流方程，n为潮流方程的个数；b∈Rn为系统的负荷增长方向对应的向量；λ∈R1为指定负荷增长方向下的增长参数；x∈Rn代表系统的状态量，包括交流系统和直流系统的状态量；
所述求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，具体包括指定负荷增长方向以及直流运行方式，计算在相同的负荷增长参数变化量下电压向量和电流向量的变化量比值；
利用获得的PQ节点的戴维南等值参数，将交直流系统简化为等值参数对应的两节点系统；
根据两节点系统电压方程有解约束条件，获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度；
根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估；
所述获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度，具体采用如下公式：
Figure FDA0003979680130000021
其中，marL∈Rq为PQ节点的静态电压稳定裕度指标，q为PQ节点的个数；ΔPL∈Rq为下个时刻节点的预测增长功率。
2.如权利要求1所述的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法，其特征在于，基于所述PQ节点戴维南等值阻抗获得PQ节点戴维南等值电势，具体采用如下公式：
Figure FDA0003979680130000022
其中，
Figure FDA0003979680130000023
表示节点i电压、电流相量，Zthi表示节点i戴维南等值阻抗，
Figure FDA0003979680130000024
表示节点i戴维南等值电势。
3.如权利要求1所述的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法，其特征在于，根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估，具体为：所述PQ节点静态电压稳定裕度的范围为-∞到1，值越大代表稳定裕度越好，小于等于零代表当前断面下负荷增长指定变化量时发生静态电压失稳。
4.如权利要求1所述的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法，其特征在于，所述两节点系统电压方程有解约束条件具体为：
(2PLZR+2QLZX-E2)2-4[(PLZR+QLZX)2+(QLZR-PLZX)2]≥0
其中，E∈Rq为戴维南等值电势模值，q为PQ节点的个数；ZR∈Rq、ZX∈Rq分别为戴维南等值阻抗的电阻和电抗；PL∈Rq、QL∈Rq为PQ节点的有功功率、无功功率。
5.一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估系统，其特征在于，包括：
获取潮流断面数据，利用交直流系统潮流修正方程求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，作为PQ节点戴维南等值阻抗，并基于所述PQ节点戴维南等值阻抗获得PQ节点戴维南等值电势；
所述交直流系统潮流修正方程如下所示：
f(x)+λb＝0
其中，f(x)∈Rn为交直流系统潮流方程，n为潮流方程的个数；b∈Rn为系统的负荷增长方向对应的向量；λ∈R1为指定负荷增长方向下的增长参数；x∈Rn代表系统的状态量，包括交流系统和直流系统的状态量；
所述求取指定负荷增长方向和指定直流系统的控制方式下的节点动态等值阻抗，具体包括指定负荷增长方向以及直流运行方式，计算在相同的负荷增长参数变化量下电压向量和电流向量的变化量比值；
利用获得的PQ节点的戴维南等值参数，将交直流系统简化为等值参数对应的两节点系统；
根据两节点系统电压方程有解约束条件，获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度；
根据所述静态电压稳定裕度的大小，实现交直流互联电网PQ节点静态电压的稳定性评估；
所述获得PQ节点有功功率极限，进而得到节点的静态电压稳定裕度，具体采用如下公式：
Figure FDA0003979680130000031
其中，marL∈Rq为PQ节点的静态电压稳定裕度指标，q为PQ节点的个数；ΔPL∈Rq为下个时刻节点的预测增长功率。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储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权利要求1-4任一项所述的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法。
7.一种非暂态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权利要求1-4任一项所述的一种交直流互联电网PQ节点静态电压稳定性评估方法。
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