專利名稱：一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，適用于遠程電壓控制模式下系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析與控制。
背景技術(shù)：
電力工業(yè)的市場化改革使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)越來越靠近其運行極限，這對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出了巨大的挑戰(zhàn)。電壓穩(wěn)定問題受到了眾多學(xué)者和電力系統(tǒng)運行人員的高度重視。經(jīng)過長期的研究，連續(xù)潮流技術(shù)由于模型的實用性和算法的魯棒性，已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定臨界點的計算。傳統(tǒng)連續(xù)潮流沿用傳統(tǒng)潮流中的節(jié)點類型，即為PQ、PV、V Θ三種。但是，隨著大量柔性交流輸電設(shè)備(FACTS)、自動電壓控制系統(tǒng)(AVC)等引入電力系統(tǒng)中，往往需要引入新的節(jié)點類型到潮流計算中。文獻一《含PQV節(jié)點的潮流計算在UPFC中的應(yīng)用》(電力系統(tǒng)自動化1997年第21卷第4期第34頁)在研究含有統(tǒng)一潮流控制器的潮流計算中引入了 PQV節(jié)點。文獻二《潮流計算中發(fā)電機遠方控制的不同處理方法》(電力系統(tǒng)自動化2008年第32卷第4期第64頁)在研究發(fā)電機及發(fā)電機群遠方控制模式時引入了 P型、PQV型節(jié)點。文獻三〈〈Singular value decomposition for an ORPF formulation in presence ofSVR)) (Proceedings of IEEE Mediterranean Electro-technical Conference, 2006 年第968頁)在研究二次電壓控制下的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性時引入了先導(dǎo)節(jié)點(PQV節(jié)點)，受控節(jié)點(P節(jié)點)。隨著這些特殊的節(jié)點類型的出現(xiàn)，傳統(tǒng)連續(xù)潮流在求解這類含有特殊節(jié)點類型系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點上面臨困難。文獻四《二次電壓控制對靜態(tài)電壓穩(wěn)定的影響分析》(電力系統(tǒng)自動化2011年第35卷第6期第20頁)通過引入無功協(xié)調(diào)因子，建立區(qū)域無功出力均衡方程，實現(xiàn)擴展潮流方程中未知量與方程個數(shù)的 相等，從而建立了用于計及二次電壓控制系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度求解的擴展連續(xù)潮流模型。但該文對單發(fā)電機控制單個先導(dǎo)節(jié)點情況未做研究，同時該文中節(jié)點類型轉(zhuǎn)換邏輯未考慮電壓穩(wěn)定約束條件，也未研究分岔點類型識別問題。電力系統(tǒng)中的遠程電壓控制是指通過調(diào)節(jié)參與遠程電壓控制的發(fā)電機的無功輸出來維持遠端被控節(jié)點的電壓恒定。此時發(fā)電機機端電壓隨負荷變化而變化，因此發(fā)電機節(jié)點只有P固定，該節(jié)點被定義為P節(jié)點，而受控節(jié)點(一般為高壓樞紐節(jié)點)的電壓幅值被維持在恒定值，因此受控節(jié)點被定義為PQV節(jié)點。對遠程電壓控制模式下的電力系統(tǒng)進行靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析時亟需能夠處理這類新型節(jié)點的連續(xù)潮流模型。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:針對傳統(tǒng)節(jié)點類型的連續(xù)潮流模型無法應(yīng)用于遠程電壓控制模式下電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點計算的困難，本發(fā)明的目的是提供一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法。技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，包括以下步驟:步驟A、根據(jù)節(jié)點類型擴展潮流可解性判據(jù)設(shè)定模擬遠程電壓控制模式的P節(jié)點和PQV節(jié)點；步驟B、建立節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流模型，利用預(yù)測-校正算法求解靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點；步驟C、給出基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流法計算遠程電壓控制模式下電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定臨界點過程中發(fā)電機無功越限的處理方式；步驟D、給出基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流的電壓穩(wěn)定臨界點分岔類型識別方法。進一步的，所述步驟B中，建立節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流模型，利用預(yù)測-校正算法求解靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點，其具體步驟如下:B1、建立節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流數(shù)學(xué)模型，其具體數(shù)學(xué)表達式如下:發(fā)電機有功出力以及負荷有功和無功的變化的規(guī)律用如下數(shù)學(xué)表達式來模擬:
權(quán)利要求
1.一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A、根據(jù)節(jié)點類型擴展潮流可解性判據(jù)設(shè)定模擬遠程電壓控制模式的P節(jié)點和PQV節(jié)點； 步驟B、建立節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流模型，利用預(yù)測-校正算法求解靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界占.步驟C、給出基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流法計算遠程電壓控制模式下電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定臨界點過程中發(fā)電機無功越限的處理方式； 步驟D、給出基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流的電壓穩(wěn)定臨界點分岔類型識別方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，其特征在于，所述步驟A中，根據(jù)節(jié)點類型擴展潮流可解性判據(jù)設(shè)定模擬遠程電壓控制模式的P節(jié)點和PQV節(jié)點，具體按照以下步驟: Al、根據(jù)節(jié)點有功、相角變量已知與否，將節(jié)點類型劃為lp、2p、3p、4p—組分類；根據(jù)節(jié)點無功、電壓幅值變量已知與否，將節(jié)點類型化為lq、2q、3q、4q —組分類； A2、將遠程電壓控制模式下定義的受控節(jié)點定義為PQV節(jié)點；A3、根據(jù)節(jié)點類型擴展潮流計算可解性判據(jù)，選擇發(fā)電機所在節(jié)點為P節(jié)點，并且確保P節(jié)點和PQV節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中存在連通路徑，且路徑中只含有PQ類節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，其特征在于，所述步驟B中，建立節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流模型，利用預(yù)測-校正算法求解靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點，其具體步驟如下: B1、建立節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流數(shù)學(xué)模型，其具體數(shù)學(xué)表達式如下: 發(fā)電機有功出力以及負荷有功和無功的變化的規(guī)律用如下數(shù)學(xué)表達式來模擬: >Gj=PGt0(l + XKPGi)< PLi= PLmil +λΚPLi) Qu =QvS+^kqu) 式中:Pe1、Pu、Qu分別為節(jié)點i的發(fā)電機發(fā)出有功、負荷有功、負荷無功，PGi0> PLi0> QLi0分別為基態(tài)潮流時節(jié)點i的發(fā)電機發(fā)出有功、負荷有功、負荷無功，Krc1、KPU、KQU分別為節(jié)點i的發(fā)電有功增長系數(shù)和負荷的有功增長系數(shù)、無功增長系數(shù)，λ為負荷參數(shù)； 計及發(fā)電機和負荷增長參數(shù)的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流方程為: Δ/卜 Iliu (I + / K 抑)-Piiu (I + / K …)-Ι^ΣΚ( a, sm0i:+B!:cos0^Je Sp Δβ =Qa-Qmi ^^Qu)-V,-BiiSmeiiIieSq 式中=Qei為節(jié)點i的發(fā)電機輸出無功，Λ P” AQi分別為節(jié)點i的有功偏差、無功偏差，Vi^Vj分別為節(jié)點1、j的電壓幅值，Θ ^為節(jié)點i，j間的電壓相角差，Gij^Bij分別為導(dǎo)納矩陣中第(i，j)個元素的實部與虛部，SpS lp、3p類節(jié)點的集合，Sq為lq、3q類節(jié)點的集合；將以上的方程用向量表示，節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流的模型簡寫如下:f (χ, λ ) =O式中f為節(jié)點類型擴展潮流方程，X包含系統(tǒng)中的母線電壓幅值和相角； B2、求解節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流的預(yù)測步:首先由下式求解出切向量[d0lp，dVlq,d92p,dV2q, λ]τ:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，其特征在于，所述步驟C中，基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流法計算遠程電壓控制模式下電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定臨界點過程中發(fā)電機無功越限的處理方式，分為三種情況: 情況Cl、對PV節(jié)點類型，若PV節(jié)點無功越限，采用現(xiàn)有的PV-PQ雙向轉(zhuǎn)換邏輯進行節(jié)點類型的轉(zhuǎn)換； 情況C2、在一個P節(jié)點控制一個PQV節(jié)點下，P節(jié)點和PQV節(jié)點類型的雙向轉(zhuǎn)換邏輯:假設(shè)節(jié)點i為P節(jié)點，節(jié)點j為PQV節(jié)點，Qi為本次迭代中節(jié)點i的無功注入，Vj為本次迭代中節(jié)點j的電壓幅值，CTx為節(jié)點i的無功上限P為節(jié)點i的無功下限，r為節(jié)點j的電壓幅值設(shè)定值； 如果某次迭代Qi越限，則P節(jié)點轉(zhuǎn)換成PQ節(jié)點，同時PQV節(jié)點轉(zhuǎn)換成PQ節(jié)點；若上次迭代中節(jié)點i因無功越上限轉(zhuǎn)換成PQ節(jié)點，同時出現(xiàn) ' 大于Ge且Qi介于0-與這_之間時，將節(jié)點1、j分別反向轉(zhuǎn)換成P、PQV節(jié)點；同理若上次迭代中節(jié)點i因無功越下限轉(zhuǎn)換成PQ節(jié)點，同時若出現(xiàn)Vj小于^7且％介弓(J與βΓ之間時，將節(jié)點1、j分別反向轉(zhuǎn)換成P、PQV節(jié)點； 情況C3、在多個P節(jié)點控制一個PQV節(jié)點下，P節(jié)點和PQV節(jié)點類型的雙向轉(zhuǎn)換邏輯:設(shè)有s臺發(fā)電機聯(lián)合控制一個先導(dǎo)節(jié)點電壓，選取無功儲備最大的節(jié)點r作為P節(jié)點，而其他發(fā)電機節(jié)點依舊設(shè)置成PV節(jié)點，這些PV節(jié)點電壓幅值的設(shè)定值取基態(tài)潮流值，且這些PV節(jié)點的PV-PQ雙向切換邏輯與情況Cl 一致；當節(jié)點r的無功越限，則將其由P節(jié)點轉(zhuǎn)換成PQ節(jié)點，再在剩余發(fā)電機中選取當前無功儲備最大的發(fā)電機由PV節(jié)點轉(zhuǎn)換為P節(jié)點；如此往復(fù)，當最后一臺機組從PV節(jié)點轉(zhuǎn)換成P節(jié)點參與控制時，P節(jié)點與PQ節(jié)點、PQV節(jié)點與PQ節(jié)點的轉(zhuǎn)換邏輯與情況C2 —致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，其特征在于，所述步驟D中，基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流的電壓臨界點分岔類型識別方法，其具體步驟如下: D1、通過判定cU /dxk符號的變化來確定電壓臨界點的所在區(qū)域，如果兩個連續(xù)并充分接近的解(χη，λη)、(χη+1，λη+1)滿足下式，則認為電壓穩(wěn)定臨界點已經(jīng)搜索到:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種計及遠程電壓控制模式的節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流算法，包括以下步驟根據(jù)節(jié)點類型擴展潮流可解性判據(jù)設(shè)定模擬遠程電壓控制模式的P節(jié)點和PQV節(jié)點；建立節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流模型，利用預(yù)測-校正算法求解靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點；給出基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流法計算遠程電壓控制模式下電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定臨界點過程中發(fā)電機無功越限的處理方式；給出基于節(jié)點類型擴展連續(xù)潮流的電壓穩(wěn)定臨界點分岔類型識別方法。本發(fā)明適用于遠程電壓控制模式下電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析。
文檔編號G06F19/00GK103218531SQ20131012948
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者趙晉泉, 周超, 陳剛 申請人:河海大學(xué)