CN114977191A - 静态电压稳定分析方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

静态电压稳定分析方法、装置及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

一种静态电压稳定分析方法及装置，该方法包括：获取潮流数据和动态数据；基于所述潮流数据，得到潮流计算结果；根据所述潮流计算结果、所述潮流数据和所述动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态；根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率。通过本发明实施例提供的方法及装置，对新能源发电机组的电压支撑能力进行了准确评估，可实现对含高比例新能源的电力系统进行准确的静态电压稳定分析，并且该方法简便易行，具有较高的工程适用性，可以有效保障电力系统的安全稳定运行。

Description

静态电压稳定分析方法、装置及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及电力系统仿真分析技术领域，具体而言，涉及一种静态电压稳定分析方法、装置及计算机存储介质。
背景技术
电力系统的静态电压稳定是电力系统电压在小扰动下是否会发生非周期性失稳的问题。静态电压稳定分析的主要目的是计算得出系统的静态稳定功率极限，以确定系统的静态安全稳定运行范围，在电力系统实际运行中得到了非常广泛的应用，被用来分析系统向负荷中心供电的极限功率、直流所接入的交流系统所能够承载的直流最大功率等。对于复杂系统的静态电压稳定分析常用的方法是连续潮流法，通过使系统按照给定规律连续地恶化运行工况，直到静稳极限判据被满足，则此时的工况即为系统的静态稳定极限。
电力系统的静态电压稳定性主要由稳态工作点处各设备对电压的钳位和支撑能力决定。随着风、光等新能源发电机组对传统同步发电机组的替代，以及新能源发电机组采用虚拟同步控制或下垂控制等方式参与电压支撑和调节，新能源发电机组对电力系统静态电压稳定性的影响愈发凸显。
然而，传统的静态电压稳定分析方法中或忽略风、光等新能源发电机组的影响，或将新能源发电机组等同为同步发电机组进行分析。以上两种处理方法均不能正确反映新能源发电机组对电力系统静态电压稳定的影响。
其原因在于：连续潮流法本质上是基于潮流计算，寻找潮流解是否存在的临界工况。传统连续潮流法在计算中一般将工作于定交流电压控制模式的新能源发电机组的机端电压设置为常数。然而对于新能源发电机组，其运行机理决定了其并不存在一个与同步发电机组类似的、内生的保持恒定的内电势E’，其暂态过程中对机端电压的支撑能力来源于根据测量得到的机端电压快速调整输出的无功功率，机端电压的支撑效果取决于控制逻辑和控制参数的设置，且因为限流环节的存在，与其有功出力水平等也有关系。传统的连续潮流法并未考虑上述因素，导致其在应用于高比例新能源电力系统时，静态电压稳定分析结果存在较大误差。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种静态电压稳定分析方法、装置及计算机存储介质，旨在解决现有静态电压稳定分析方法应用于高比例新能源电力系统时，静态电压稳定分析结果存在较大误差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种静态电压稳定分析方法，所述方法包括：获取潮流数据和动态数据；基于所述潮流数据，得到潮流计算结果；根据所述潮流计算结果、所述潮流数据和所述动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态；根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率。
进一步地，所述基于所述潮流数据，得到潮流计算结果，包括：基于所述潮流数据，采用连续潮流计算方法，得到潮流计算结果。
进一步地，所述根据所述潮流计算结果、所述潮流数据和所述动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态，包括：将多个新能源发电机组中的每个新能源发电机组依次选择作为目标新能源发电机组，进行如下步骤，直至遍历所有新能源发电机组为止：计算所述目标新能源发电机组的电流；判断所述目标新能源发电机组的电流是否超出电流限幅值；若超出电流限幅值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为电流达到限幅值；判断所述目标新能源发电机组的节点类型是否为PV节点；若是PV节点，则判断所述目标新能源发电机组的无功功率是否超出节点无功功率上限值或下限值；若超出无功功率上限值或下限值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为无功功率越限。
进一步地，所述计算所述目标新能源发电机组的电流，包括：采用如下公式计算所述目标新能源发电机组的电流I i ：
Figure 347082DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，P i 为节点的有功功率，Q PVi 为节点的无功功率，U i 为节点的电压。
进一步地，所述节点无功功率上限值Q maxi 和下限值Q mini ，采用如下公式计算得到：
Figure 253596DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，U i 为节点的电压，I maxi 为节点i处新能源机组的电流限幅值，Q max0i 为节点无功功率初始上限，Q min0i 为节点无功功率初始下限。
进一步地，所述根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率，包括：根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，采用扩展雅可比矩阵计算，得到当前扩展雅可比矩阵的最小特征根；判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限；若达到所述静稳极限，则将当前功率作为静态电压稳定极限功率输出；若未达到所述静稳极限，则按照预设的功率调整规则，更新各节点的有功功率和无功功率，并重新返回获取潮流数据和动态数据步骤，直至达到所述静稳极限。
进一步地，所述判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限，包括：判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min 是否满足如下条件：
Figure 390179DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，λ min_hist 为前一次扩展雅可比矩阵的最小特征根，ε为预设的一个小值。
进一步地，所述潮流数据包括：网络拓扑结构和支路参数、节点有功功率P i 、PQ节点的无功功率Q PQi ，PV节点的节点电压U i 、节点无功功率初始上限Q max0i 和节点无功功率初始下限Q min0i ；所述动态数据包括：新能源发电机组的交流电压控制增益K i 和电流限幅值I maxi ，其中i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种静态电压稳定分析装置，所述装置包括：数据获取单元，用于获取潮流数据和动态数据；潮流计算单元，用于基于所述潮流数据，得到潮流计算结果；判断单元，用于根据所述潮流计算结果、所述潮流数据和所述动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态；计算单元，用于根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率。
进一步地，所述潮流计算单元，还用于：基于所述潮流数据，采用连续潮流计算方法，得到潮流计算结果。
进一步地，所述判断单元，还用于：将多个新能源发电机组中的每个新能源发电机组依次选择作为目标新能源发电机组，进行如下步骤，直至遍历所有新能源发电机组为止：计算所述目标新能源发电机组的电流；判断所述目标新能源发电机组的电流是否超出电流限幅值；若超出电流限幅值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为电流达到限幅值；判断所述目标新能源发电机组的节点类型是否为PV节点；若是PV节点，则判断所述目标新能源发电机组的无功功率是否超出节点无功功率上限值或下限值；若超出无功功率上限值或下限值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为无功功率越限。
进一步地，所述计算所述目标新能源发电机组的电流，包括：采用如下公式计算所述目标新能源发电机组的电流I i ：
Figure 793479DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，P i 为节点的有功功率，Q PVi 为节点的无功功率，U i 为节点的电压。
进一步地，所述节点无功功率上限值Q maxi 和下限值Q mini ，采用如下公式计算得到：
Figure 458946DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，U i 为节点的电压，I maxi 为节点i处新能源机组的电流限幅值，Q max0i 为节点无功功率初始上限，Q min0i 为节点无功功率初始下限。
进一步地，所述计算单元，还用于：根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，采用扩展雅可比矩阵计算，得到当前扩展雅可比矩阵的最小特征根；判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限；若达到所述静稳极限，则将当前功率作为静态电压稳定极限功率输出；若未达到所述静稳极限，则按照预设的功率调整规则，更新各节点的有功功率和无功功率，并重新返回获取潮流数据和动态数据步骤，直至达到所述静稳极限。
进一步地，所述判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限，包括：判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min 是否满足如下条件：
Figure 150959DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，λ min_hist 为前一次扩展雅可比矩阵的最小特征根，ε为预设的一个小值。
进一步地，所述潮流数据包括：网络拓扑结构和支路参数、节点有功功率P i 、PQ节点的无功功率Q PQi ，PV节点的节点电压U i 、节点无功功率初始上限Q max0i 和节点无功功率初始下限Q min0i ；所述动态数据包括：新能源发电机组的交流电压控制增益K i 和电流限幅值I maxi ，其中i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述各实施例提供的方法。
本发明实施例提供的静态电压稳定分析方法、装置及计算机存储介质，通过根据潮流计算结果、潮流数据和动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态，并根据限幅结果和潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率，对新能源发电机组的电压支撑能力进行了准确评估，可实现对含高比例新能源的电力系统进行准确的静态电压稳定分析，并且该方法简便易行，具有较高的工程适用性，可以有效保障电力系统的安全稳定运行。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的静态电压稳定分析方法的示例性流程图；
图2示出了根据本发明实施例的静态电压稳定分析装置的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1示出了根据本发明实施例的静态电压稳定分析方法的示例性流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤S101：获取潮流数据和动态数据。
潮流数据包括：网络拓扑结构和支路参数、节点有功功率P i 、PQ节点的无功功率Q PQi ，PV节点的节点电压U i 、节点无功功率初始上限Q max0i 和节点无功功率初始下限Q min0i ；动态数据包括：新能源发电机组的交流电压控制增益K i 和电流限幅值I maxi ，其中i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数。
需要了解的是，新能源发电机组位于该“节点”，也就是说，新能源是从这个“节点”接入电力系统的。因此，P i 可以理解为节点i处新能源机组注入的有功功率，Q PQi 可以理解为节点i处新能源机组注入的无功功率，U i 可以理解为该节点的电压，其他类似数据依次类推。
步骤S102：基于潮流数据，得到潮流计算结果。
进一步地，步骤S102，包括：
基于潮流数据，采用连续潮流计算方法，得到潮流计算结果。
连续潮流计算方法可以为常规的连续潮流计算方法，具体步骤包括预测、校正和参数化。
步骤S103：根据潮流计算结果、潮流数据和动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态。
进一步地，步骤S103，包括：
将多个新能源发电机组中的每个新能源发电机组依次选择作为目标新能源发电机组，进行如下步骤，直至遍历所有新能源发电机组为止：
计算目标新能源发电机组的电流；
判断目标新能源发电机组的电流是否超出电流限幅值；
若超出电流限幅值，则将目标新能源发电机组的状态置为电流达到限幅值；
判断目标新能源发电机组的节点类型是否为PV节点；
若是PV节点，则判断目标新能源发电机组的无功功率是否超出节点无功功率上限值或下限值；
若超出节点无功功率上限值或下限值，则将目标新能源发电机组的状态置为无功功率越限。
进一步地，计算目标新能源发电机组的电流，包括：
采用如下公式计算目标新能源发电机组的电流I i ：
Figure 120927DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，P i 为节点的有功功率，Q PVi 为节点的无功功率，U i 为节点的电压。
进一步地，节点无功功率上限值Q maxi 和下限值Q mini ，采用如下公式计算得到：
Figure 316416DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，U i 为节点的电压，I maxi 为节点i处新能源机组的电流限幅值，Q max0i 为节点无功功率初始上限，Q min0i 为节点无功功率初始下限。
步骤S104：根据限幅结果和潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率。
进一步地，步骤S104，包括：
根据限幅结果和潮流计算结果，采用扩展雅可比矩阵计算，得到当前扩展雅可比矩阵的最小特征根；
判断当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限；
若达到静稳极限，则将当前功率作为静态电压稳定极限功率输出；
若未达到静稳极限，则按照预设的功率调整规则，更新各节点的有功功率和无功功率，并重新返回获取潮流数据和动态数据步骤，直至达到静稳极限。
扩展雅克比矩阵J具体如下：
Figure 683943DEST_PATH_IMAGE007
；
其中，H、N、M、L分别为有功-相角分块矩阵、有功-电压分块矩阵、无功-相角分块矩阵、无功-电压分块矩阵。H、N、M、L分块矩阵的非对角元素H ij 、N ij 、M ij 、L ij （i≠j）如式（1）所示，对角元素H ii 、N ii 、M ii 、L ii 计算公式如式（2）所示。
Figure 659989DEST_PATH_IMAGE008
（1）
Figure 607217DEST_PATH_IMAGE009
（2）
其中，i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数，j∈i表示所有与节点i相连的节点j，U i 为节点i的电压，P i 、Q PVi 分别为节点i处的有功功率、无功功率，G ij 、B ij 分别为节点导纳矩阵中第i行、j列元素的实部和虚部，θ ij 为节点i、j间的相角差。
对于式（2）中的动态微分项
Figure 686906DEST_PATH_IMAGE010
，若该节点为参与电压调节的新能源发电机组节点，则其具体计算如式（3）所示，若该节点不含有新能源发电机组或含有新能源发电机组但该机组不参与电压调节的节点，则其值为零。
Figure DEST_PATH_IMAGE011
（3）
需要了解的是，若新能源发电机组的状态被改变，则该机组不参与电压调节的节点，即状态被置为电流达到限幅值或无功功率越限的新能源发电机组不参与电压调节的节点，该类新能源发电机组的扩展雅克比矩阵J中
Figure 428597DEST_PATH_IMAGE010
的值为零。
上述公式（1）-（3）中变量均可由步骤S102中潮流计算得到，进而可以得到当前扩展雅克比矩阵J，对当前扩展雅克比矩阵J进行处理，可以得到当前扩展雅克比矩阵J的最小特征根λ min 。
进一步地，判断当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限，包括：
判断当前扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min 是否满足如下条件：
Figure 891939DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，λ min_hist 为前一次扩展雅可比矩阵的最小特征根，ε为预设的一个小值。
若λ min 接近0或λ min 与前一次计算得到的扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min_hist 符号相反，则当前潮流计算结果为静态电压稳定临界点，当前功率即为静态电压稳定极限功率；若λ min 不满足上述条件，则按照预设的功率调整规则，更新各节点有功功率、无功功率，跳转回初始步骤重新进行步骤S101-S104，直到λ min 满足上述静稳极限条件。具体地，ε可取为0.01。
上述实施例，通过根据潮流计算结果、潮流数据和动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态，并根据限幅结果和潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率，对新能源发电机组的电压支撑能力进行了准确评估，可实现对含高比例新能源的电力系统进行准确的静态电压稳定分析，并且该方法简便易行，具有较高的工程适用性，可以有效保障电力系统的安全稳定运行。
图2示出了根据本发明实施例的静态电压稳定分析装置的结构示意图。
如图2所示，该装置包括：
数据获取单元201，用于获取潮流数据和动态数据。
潮流数据包括：网络拓扑结构和支路参数、节点有功功率P i 、PQ节点的无功功率Q PQi ，PV节点的节点电压U i 、节点无功功率初始上限Q max0i 和节点无功功率初始下限Q min0i ；动态数据包括：新能源发电机组的交流电压控制增益K i 和电流限幅值I maxi ，其中i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数。
需要了解的是，新能源发电机组位于该“节点”，也就是说，新能源是从这个“节点”接入电力系统的。因此，P i 可以理解为节点i处新能源机组注入的有功功率，Q PQi 可以理解为节点i处新能源机组注入的无功功率，U i 可以理解为该节点的电压，其他类似数据依次类推。
潮流计算单元202，用于基于潮流数据，得到潮流计算结果。
进一步地，潮流计算单元202，还用于：
基于潮流数据，采用连续潮流计算方法，得到潮流计算结果。
连续潮流计算方法可以为常规的连续潮流计算方法，具体步骤包括预测、校正和参数化。
判断单元203，用于根据潮流计算结果、潮流数据和动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态。
进一步地，判断单元203，还用于：
将多个新能源发电机组中的每个新能源发电机组依次选择作为目标新能源发电机组，进行如下步骤，直至遍历所有新能源发电机组为止：
计算目标新能源发电机组的电流；
判断目标新能源发电机组的电流是否超出电流限幅值；
若超出电流限幅值，则将目标新能源发电机组的状态置为电流达到限幅值；
判断目标新能源发电机组的节点类型是否为PV节点；
若是PV节点，则判断目标新能源发电机组的无功功率是否超出节点无功功率上限值或下限值；
若超出节点无功功率上限值或下限值，则将目标新能源发电机组的状态置为无功功率越限。
进一步地，计算目标新能源发电机组的电流，包括：
采用如下公式计算目标新能源发电机组的电流I i ：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
其中，P i 为节点的有功功率，Q PVi 为节点的无功功率，U i 为节点的电压。
进一步地，节点无功功率上限值Q maxi 和下限值Q mini ，采用如下公式计算得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
其中，U i 为节点的电压，I maxi 为节点i处新能源机组的电流限幅值，Q max0i 为节点无功功率初始上限，Q min0i 为节点无功功率初始下限。
计算单元204，用于根据限幅结果和潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率。
进一步地，计算单元204，还用于：
根据限幅结果和潮流计算结果，采用扩展雅可比矩阵计算，得到当前扩展雅可比矩阵的最小特征根；
判断当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限；
若达到静稳极限，则将当前功率作为静态电压稳定极限功率输出；
若未达到静稳极限，则按照预设的功率调整规则，更新各节点的有功功率和无功功率，并重新返回获取潮流数据和动态数据步骤，直至达到静稳极限。
扩展雅克比矩阵J具体如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；
其中，H、N、M、L分别为有功-相角分块矩阵、有功-电压分块矩阵、无功-相角分块矩阵、无功-电压分块矩阵。H、N、M、L分块矩阵的非对角元素H ij 、N ij 、M ij 、L ij （i≠j）如式（4）所示，对角元素H ii 、N ii 、M ii 、L ii 计算公式如式（5）所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE019
（4）
Figure DEST_PATH_IMAGE021
（5）
其中，i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数，j∈i表示所有与节点i相连的节点j，U i 为节点i的电压，P i 、Q PVi 分别为节点i处的有功功率、无功功率，G ij 、B ij 分别为节点导纳矩阵中第i行、j列元素的实部和虚部，θ ij 为节点i、j间的相角差。
对于式（5）中的动态微分项
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，若该节点为参与电压调节的新能源发电机组节点，则其具体计算如式（6）所示，若该节点不含有新能源发电机组或含有新能源发电机组但该机组不参与电压调节的节点，则其值为零。
Figure DEST_PATH_IMAGE025
（6）
需要了解的是，若新能源发电机组的状态被改变，则该机组不参与电压调节的节点，即状态被置为电流达到限幅值或无功功率越限的新能源发电机组不参与电压调节的节点，该类新能源发电机组的扩展雅克比矩阵J中
Figure 266027DEST_PATH_IMAGE023
的值为零。
上述公式（4）-（6）中变量均可由步骤潮流计算单元202中潮流计算得到，进而可以得到当前扩展雅克比矩阵J，对当前扩展雅克比矩阵J进行处理，可以得到当前扩展雅克比矩阵J的最小特征根λ min 。
进一步地，判断当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限，包括：
判断当前扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min 是否满足如下条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
其中，λ min_hist 为前一次扩展雅可比矩阵的最小特征根，ε为预设的一个小值。
若λ min 接近0或λ min 与前一次计算得到的扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min_hist 符号相反，则当前潮流计算结果为静态电压稳定临界点，当前功率即为静态电压稳定极限功率；若λ min 不满足上述条件，则按照预设的功率调整规则，更新各节点有功功率、无功功率，跳转回数据获取单元重新执行，直到λ min 满足上述静稳极限条件。具体地，ε可取为0.01。
上述实施例，通过根据潮流计算结果、潮流数据和动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态，并根据限幅结果和潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率，对新能源发电机组的电压支撑能力进行了准确评估，可实现对含高比例新能源的电力系统进行准确的静态电压稳定分析，并且该方法简便易行，具有较高的工程适用性，可以有效保障电力系统的安全稳定运行。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述各个实施例所提供的静态电压稳定分析方法。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明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、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (17)

1.一种静态电压稳定分析方法，其特征在于，所述方法包括：
获取潮流数据和动态数据；
基于所述潮流数据，得到潮流计算结果；
根据所述潮流计算结果、所述潮流数据和所述动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态；
根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述潮流数据，得到潮流计算结果，包括：
基于所述潮流数据，采用连续潮流计算方法，得到潮流计算结果。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述潮流计算结果、所述潮流数据和所述动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态，包括：
将多个新能源发电机组中的每个新能源发电机组依次选择作为目标新能源发电机组，进行如下步骤，直至遍历所有新能源发电机组为止：
计算所述目标新能源发电机组的电流；
判断所述目标新能源发电机组的电流是否超出电流限幅值；
若超出电流限幅值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为电流达到限幅值；
判断所述目标新能源发电机组的节点类型是否为PV节点；
若是PV节点，则判断所述目标新能源发电机组的无功功率是否超出节点无功功率上限值或下限值；
若超出无功功率上限值或下限值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为无功功率越限。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述目标新能源发电机组的电流，包括：
采用如下公式计算所述目标新能源发电机组的电流I i ：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，P i 为节点的有功功率，Q PVi 为节点的无功功率，U i 为节点的电压。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述节点无功功率上限值Q maxi 和下限值Q mini ，采用如下公式计算得到：
Figure 891598DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，U i 为节点的电压，I maxi 为节点i处新能源机组的电流限幅值，Q max0i 为节点无功功率初始上限，Q min0i 为节点无功功率初始下限。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率，包括：
根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，采用扩展雅可比矩阵计算，得到当前扩展雅可比矩阵的最小特征根；
判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限；
若达到所述静稳极限，则将当前功率作为静态电压稳定极限功率输出；
若未达到所述静稳极限，则按照预设的功率调整规则，更新各节点的有功功率和无功功率，并重新返回获取潮流数据和动态数据步骤，直至达到所述静稳极限。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限，包括：
判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min 是否满足如下条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，λ min_hist 为前一次扩展雅可比矩阵的最小特征根，ε为预设的一个小值。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述潮流数据包括：网络拓扑结构和支路参数、节点有功功率P i 、PQ节点的无功功率Q PQi ，PV节点的节点电压U i 、节点无功功率初始上限Q max0i 和节点无功功率初始下限Q min0i ；
所述动态数据包括：新能源发电机组的交流电压控制增益K i 和电流限幅值I maxi ，其中i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数。
9.一种静态电压稳定分析装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取单元，用于获取潮流数据和动态数据；
潮流计算单元，用于基于所述潮流数据，得到潮流计算结果；
判断单元，用于根据所述潮流计算结果、所述潮流数据和所述动态数据，判断新能源发电机组是否进入限幅状态；
计算单元，用于根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，得到静态电压稳定极限功率。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述潮流计算单元，还用于：
基于所述潮流数据，采用连续潮流计算方法，得到潮流计算结果。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述判断单元，还用于：
将多个新能源发电机组中的每个新能源发电机组依次选择作为目标新能源发电机组，进行如下步骤，直至遍历所有新能源发电机组为止：
计算所述目标新能源发电机组的电流；
判断所述目标新能源发电机组的电流是否超出电流限幅值；
若超出电流限幅值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为电流达到限幅值；
判断所述目标新能源发电机组的节点类型是否为PV节点；
若是PV节点，则判断所述目标新能源发电机组的无功功率是否超出节点无功功率上限值或下限值；
若超出无功功率上限值或下限值，则将所述目标新能源发电机组的状态置为无功功率越限。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算所述目标新能源发电机组的电流，包括：
采用如下公式计算所述目标新能源发电机组的电流I i ：
Figure 667793DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，P i 为节点的有功功率，Q PVi 为节点的无功功率，U i 为节点的电压。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述节点无功功率上限值Q maxi 和下限值Q mini ，采用如下公式计算得到：
Figure 385213DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，U i 为节点的电压，I maxi 为节点i处新能源机组的电流限幅值，Q max0i 为节点无功功率初始上限，Q min0i 为节点无功功率初始下限。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算单元，还用于：
根据所述限幅结果和所述潮流计算结果，采用扩展雅可比矩阵计算，得到当前扩展雅可比矩阵的最小特征根；
判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限；
若达到所述静稳极限，则将当前功率作为静态电压稳定极限功率输出；
若未达到所述静稳极限，则按照预设的功率调整规则，更新各节点的有功功率和无功功率，并重新返回获取潮流数据和动态数据步骤，直至达到所述静稳极限。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根是否达到静稳极限，包括：
判断所述当前扩展雅可比矩阵的最小特征根λ min 是否满足如下条件：
Figure 468838DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，λ min_hist 为前一次扩展雅可比矩阵的最小特征根，ε为预设的一个小值。
16.根据权利要求9-15任一所述的装置，其特征在于，所述潮流数据包括：网络拓扑结构和支路参数、节点有功功率P i 、PQ节点的无功功率Q PQi ，PV节点的节点电压U i 、节点无功功率初始上限Q max0i 和节点无功功率初始下限Q min0i ；
所述动态数据包括：新能源发电机组的交流电压控制增益K i 和电流限幅值I maxi ，其中i=1,2,…,n，n为电力系统中节点数量，n为正整数。
17.一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，该计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-8任一所述的方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115940173A (zh) * 2022-12-12 2023-04-07 中国电力科学研究院有限公司 新能源多场站送出系统的静态电压稳定的确定方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7660649B1 (en) * 2004-07-02 2010-02-09 Optimal Innovations Inc. Resource management using calculated sensitivities
US20110196546A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-11 Open Access Technology International, Inc. Systems and methods for demand response and distributed energy resource management
CN106558879A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 中国电力科学研究院 一种基于安全稳定指标的电网安全稳定分析方法
CN109038550A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 贵州电网有限责任公司 基于电压静态稳定性的电力系统自复性指标计算方法
CN112290553A (zh) * 2020-03-04 2021-01-29 清华大学 一种交直流混联系统快速解耦潮流计算的方法及系统
CN113489013A (zh) * 2021-07-14 2021-10-08 国网江苏省电力有限公司检修分公司 一种基于aq节点的可用输电能力计算方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7660649B1 (en) * 2004-07-02 2010-02-09 Optimal Innovations Inc. Resource management using calculated sensitivities
US20110196546A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-11 Open Access Technology International, Inc. Systems and methods for demand response and distributed energy resource management
CN106558879A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 中国电力科学研究院 一种基于安全稳定指标的电网安全稳定分析方法
CN109038550A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 贵州电网有限责任公司 基于电压静态稳定性的电力系统自复性指标计算方法
CN112290553A (zh) * 2020-03-04 2021-01-29 清华大学 一种交直流混联系统快速解耦潮流计算的方法及系统
CN113489013A (zh) * 2021-07-14 2021-10-08 国网江苏省电力有限公司检修分公司 一种基于aq节点的可用输电能力计算方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUADONG SUN: "Accuracy Analysis of Static Voltage Stability Indices Based On Power Flow Model", 《2005 IEEE/PES TRANSMISSION & DISTRIBUTION CONFERENCE & EXPOSITION: ASIA AND PACIFIC》 *
ZHENG QIAO: "Static_voltage_stability_margin_considering_the_coupling_of_natural_gas_and_power_system", 《2018 IEEE POWER & ENERGY SOCIETY GENERAL MEETING (PESGM)》 *
于琳: "电力电子设备接入电压支撑强度量化评估指标综述", 《中国电机工程学报》 *
杨杉: "考虑分布式电源限流作用的主动配电网连续潮流计算", 《电力自动化设备》 *
陈国振: "《智能电网广域监测分析与控制技术研究》", 31 August 2018 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115940173A (zh) * 2022-12-12 2023-04-07 中国电力科学研究院有限公司 新能源多场站送出系统的静态电压稳定的确定方法及装置
CN115940173B (zh) * 2022-12-12 2023-08-15 中国电力科学研究院有限公司 新能源多场站送出系统的静态电压稳定的确定方法及装置

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