本發(fā)明涉及電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，特別是基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)的管理與控制中，電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性一直是維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的核心問題之一。隨著電力市場的自由化以及可再生能源的廣泛接入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性分析和控制方法面臨著新的挑戰(zhàn)。歷史上，電壓穩(wěn)定性的問題主要通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的激磁系統(tǒng)和輸電線路的容量來解決。然而，這些方法往往不能完全適應(yīng)快速變化的電網(wǎng)條件，尤其是在面對大規(guī)模的分布式發(fā)電系統(tǒng)和不斷變化的負(fù)載需求時。

2、現(xiàn)有技術(shù)在處理電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性時通常依賴于靜態(tài)的分析模型，這些模型很難實(shí)時反映電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。例如，許多模型未能充分考慮到多時間尺度的電網(wǎng)動態(tài)變化，如短期內(nèi)的負(fù)載突變、中期的季節(jié)性負(fù)載波動和長期的負(fù)載增長趨勢。此外，現(xiàn)有技術(shù)常用的短路容量計(jì)算方法通?；谶^時的數(shù)據(jù)或假設(shè)，不能有效預(yù)測未來的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從而可能導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行在非最優(yōu)或危險(xiǎn)狀態(tài)下。在現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，電網(wǎng)運(yùn)營者面臨著響應(yīng)速度慢和控制策略粗糙的問題，這限制了他們在面對突發(fā)事件時采取有效措施的能力。

3、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的新方法。該方法通過實(shí)時采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)合動態(tài)評估和多時間尺度分析，實(shí)時預(yù)測電網(wǎng)的短路容量，從而實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的精確控制。通過建立短路容量與電壓穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)模型，本發(fā)明不僅能夠提供更為精準(zhǔn)的電壓穩(wěn)定性預(yù)測，還能夠根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警，及時調(diào)整控制策略以應(yīng)對可能的電壓不穩(wěn)定問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問題是：如何解決現(xiàn)有方法中響應(yīng)速度慢和控制策略粗糙的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法，包括，實(shí)時采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)；對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)評估結(jié)合多時間尺度分析，實(shí)時預(yù)測電網(wǎng)的短路容量；建立短路容量與電壓穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)模型，分析電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性性能；實(shí)時監(jiān)測并進(jìn)行預(yù)警，并根據(jù)預(yù)警進(jìn)行控制。

4、作為本發(fā)明所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)包括電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、阻抗數(shù)據(jù)及功率數(shù)據(jù)；所述預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)同步。

5、作為本發(fā)明所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述預(yù)測電網(wǎng)的短路容量包括基于電網(wǎng)的電氣參數(shù)計(jì)算時間t的短路容量，表示為：

6、

7、其中，scc(t)為時間t的短路容量，v(t)為時間t的電壓，i(t)為時間t的短路電流，z(t)為線路的阻抗；使用多時間尺度分析預(yù)測電網(wǎng)的短路容量，表示為：

8、

9、其中，為預(yù)測的短路容量值，α為短期權(quán)重系數(shù)，sccshort(t)為短期短路容量預(yù)測值，β為中期權(quán)重系數(shù)，sccmedium(t)為中期短路容量預(yù)測值，γ為長期權(quán)重系數(shù)，scclong(t)為長期短路容量預(yù)測值。

10、作為本發(fā)明所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述短期短路容量預(yù)測值包括使用自回歸模型預(yù)測每個參數(shù)的即時變化，結(jié)合到短路容量的計(jì)算中，表示為：

11、

12、其中，i為第i個時間點(diǎn)，p為歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量即時間點(diǎn)總數(shù)，αi為第i個歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的電壓系數(shù)，v(t-i)為在時間t-i的電壓值，βi為第i個歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的電流系數(shù)，i(t-i)為在時間t-i的短路電流值，γi為第i個歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的阻抗系數(shù)，z(t-i)為在時間t-i的阻抗值；所述中期短路容量預(yù)測值包括對數(shù)據(jù)中的趨勢和周期性進(jìn)行平滑處理，表示為：

13、

14、其中，ets(v,t)為電壓v在時間t的指數(shù)平滑預(yù)測值，ets(i,t)為電流i在時間t的指數(shù)平滑預(yù)測值，ets(z,t)為阻抗z在時間t的指數(shù)平滑預(yù)測值；所述長期短路容量預(yù)測值包括使用季節(jié)調(diào)整和趨勢分解的方法，表示為：

15、

16、其中，trend(v,t)為電壓的趨勢分量，trend(i,t)為電流的趨勢分量，trend(z,t)為阻抗的趨勢分量。

17、作為本發(fā)明所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述短路容量與電壓穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)模型包括構(gòu)建指數(shù)線性混合函數(shù)和對數(shù)指數(shù)混合函數(shù)；所述指數(shù)線性混合函數(shù)表示為：

18、

19、其中，為指數(shù)線性混合函數(shù)，a為指數(shù)線性混合函數(shù)調(diào)節(jié)系數(shù)，p(t)為時間t的電網(wǎng)總功率；所述對數(shù)指數(shù)混合函數(shù)表示為：

20、g(vload(t),z(t))＝log(vload(t)+1)·eb·z(t)

21、其中，g(vload(t),z(t))為對數(shù)指數(shù)混合函數(shù)，vload(t)為負(fù)載電壓，b為對數(shù)指數(shù)混合函數(shù)調(diào)節(jié)系數(shù)。

22、作為本發(fā)明所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述短路容量與電壓穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)模型表示為：

23、

24、其中，vs(t)為時間t的電壓穩(wěn)定性指數(shù)，λ為調(diào)節(jié)系數(shù)。

25、作為本發(fā)明所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述預(yù)警包括設(shè)置電壓穩(wěn)定性指數(shù)高閾值θ1、電壓穩(wěn)定性指數(shù)中閾值θ2及電壓穩(wěn)定性指數(shù)低閾值θ3，若vs(t)大于等于電壓穩(wěn)定性指數(shù)高閾值θ1，則不進(jìn)行報(bào)警，正常監(jiān)控，維持現(xiàn)有操作，若vs(t)大于等于電壓穩(wěn)定性指數(shù)中閾值θ2且小于電壓穩(wěn)定性指數(shù)高閾值θ1，則進(jìn)行黃色警報(bào)，增加電網(wǎng)的監(jiān)控頻率，審查負(fù)載預(yù)測和電網(wǎng)配置，預(yù)備調(diào)整，若持續(xù)下降，啟動初級響應(yīng)措施，若vs(t)大于等于電壓穩(wěn)定性指數(shù)低閾值θ3且小于電壓穩(wěn)定性指數(shù)中閾值θ2，則進(jìn)行橙色警報(bào)，啟動電容器或facts設(shè)備，調(diào)度備用發(fā)電機(jī)組或啟用快速反應(yīng)能源存儲系統(tǒng)，考慮輕微負(fù)荷削減或啟動緊急負(fù)荷轉(zhuǎn)移方案，若vs(t)小于等于電壓穩(wěn)定性指數(shù)低閾值θ3，則進(jìn)行紅色警報(bào)，實(shí)施廣泛的負(fù)荷削減，斷開部分非關(guān)鍵負(fù)載。

26、本發(fā)明的另外一個目的是提供基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的系統(tǒng)，其能通過構(gòu)建電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制系統(tǒng)，解決了基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的問題。

27、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的系統(tǒng)，包括，數(shù)據(jù)采集模塊、短路容量預(yù)測模塊、電壓穩(wěn)定性性能分析模塊及報(bào)警模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于實(shí)時采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)；所述短路容量預(yù)測模塊用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)評估結(jié)合多時間尺度分析，實(shí)時預(yù)測電網(wǎng)的短路容量；所述電壓穩(wěn)定性性能分析模塊用于建立短路容量與電壓穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)模型，分析電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性性能；所述報(bào)警模塊用于實(shí)時監(jiān)測并進(jìn)行預(yù)警，并根據(jù)預(yù)警進(jìn)行控制。

28、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)如上所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的步驟。

29、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上所述基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法的步驟。

30、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明提供的基于短路容量的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性解析與控制的方法通過實(shí)時采集并預(yù)處理電網(wǎng)數(shù)據(jù)、結(jié)合多時間尺度分析進(jìn)行動態(tài)評估、構(gòu)建短路容量與電壓穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)模型，并實(shí)施實(shí)時監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，有效提高了電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的控制精度和響應(yīng)速度，優(yōu)化了電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性，還增強(qiáng)了系統(tǒng)對電網(wǎng)狀態(tài)變化的適應(yīng)能力，顯著改善了電網(wǎng)管理和穩(wěn)定性分析的質(zhì)量。