一種提高交直流混聯電網靜態電壓穩定性的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種提高電壓穩定性的方法，具體涉及一種提高交直流混聯電網靜態 電壓穩定性的方法。
【背景技術】
[0002] 目前，評價靜態電壓穩定性的指標主要有電壓幅值指標、各種靈敏度指標、功率裕 度指標、最小奇異值指標、特征值指標等。電壓幅值指標非常直觀，但是由于電壓變化的非 線性特性，電壓幅值并不能反映出系統的靜態電壓穩定水平和無功支持能力。各種靈敏度 指標的求解過程不反映實際系統從運行點向臨界點的過渡過程，不考慮負荷特性、發電機 無功約束等各種限制性因素的影響，物理意義并不是很明確，但是求解比較簡單、快捷，同 一運行狀態下不同母線上的靈敏度指標擁有可比性，可以作為輔助分析指標，幫助運行人 員確定系統的相對弱負荷母線和弱區域，便于及時采取措施和進行有效監控。有功裕度非 常直觀，但是受負荷增長和發電出力的不同組合方式的影響，具有一定的不確定性；無功裕 度與系統的有功負荷能力強相關，結果具有很強的確定性，參考價值高，但對于弱聯系的電 網結構，無功裕度并不能直接反映研究區域的電壓穩定水平。最小奇異值指標和特征值指 標類似，物理意義明確，但線性特性不好，計算量大，而且，對于接近有功約束和無功約束的 發電機，最小奇異值指標和特征值指標的變化規律不穩定，而電壓穩定通常需要關注的正 是接近有功約束或無功約束的運行狀態，因此限制了其應用。
【發明內容】
[0003] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種提高交直流混聯電網靜態電壓穩 定性的方法，建立交直流混聯電網的高峰負荷方式仿真模型，找出電壓最薄弱點和電壓次 薄弱點，進而計算電壓最薄弱點和電壓次薄弱點各自的靜態電壓穩定綜合靈敏度無功補償 需求
[0004] 為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：
[0005] 本發明提供一種提高交直流混聯電網靜態電壓穩定性的方法，所述方法包括以下 步驟：
[0006] 步驟1 :建立交直流混聯電網的高峰負荷方式仿真模型；
[0007] 步驟2 :采用PSD軟件計算負荷節點的靜態電壓穩定裕度和靜態電壓穩定靈敏度， 并找出電壓薄弱節點，包括電壓最薄弱點和電壓次薄弱點；
[0008] 步驟3 :調整負荷分布，進而得到電壓最薄弱節點的靜態電壓穩定綜合靈敏度；
[0009] 步驟4 :采用PSD軟件計算電壓薄弱節點的靜態電壓穩定綜合靈敏度和無功補償 需求，加裝無功補償設備；
[0010] 步驟5 :采用PSD軟件計算加裝無功補償設備后電壓薄弱節點的靜態電壓穩定綜 合靈敏度和靜態電壓穩定裕度，對比加裝無功補償設備前后交直流混聯電網的靜態電壓穩 定性。
[0011] 所述步驟1中，采用PSD-BPA軟件建立交直流混聯電網的高峰負荷方式仿真模型， 所述高峰負荷指直流混聯電網所處水平年的最大負荷，所述高峰負荷方式仿真模型采用 50%III型馬達+50%恒阻抗模型，運行電壓水平保持在0. 95~0. 98pu，保留3%的旋轉備 用。
[0012] 所述步驟2具體包括以下步驟：
[0013] 步驟2-1:在高峰負荷方式下，采用PSD軟件計算負荷節點的靜態電壓穩定裕度和 靜態電壓穩定靈敏度；
[0014] 所述靜態電壓穩定裕度包括有功裕度和無功裕度；
[0015] 所述靜態電壓穩定靈敏度包括負荷節點無功功率增量與電壓增量之比dQyd\、負 荷節點有功功率增量與電壓增量之比dPyd\、發電機節點電壓增量與負荷節點電壓增量之 比dUydt、發電機節點無功功率增量與負荷節點電壓增量之比dQydt、發電機節點有功功 率增量與負荷節點電壓增量之比dPe/d\以及發電機節點無功功率增量與負荷節點無功功 率增量之比dQydQu其中，dQt表示負荷節點無功功率增量，dV^表示負荷節點電壓增量，dP^ 表示負荷節點有功功率增量，dUe表示發電機節點電壓增量，dQe表示發電機節點無功功率 增量，dPe表示發電機節點有功功率增量，d(^表示負荷節點無功功率增量；
[0016] 步驟2-2:找出電壓最薄弱點和電壓次薄弱點；具體有：
[0017] 步驟2-2-1:確定電壓最薄弱點的特征以及特征的重要度優先級；
[0018] 所述電壓最薄弱點具有如下特征：1)靜態電壓穩定靈敏度變化率最小，2)臨 界電壓最高，3)無功裕度最低，4)無功儲備缺額最大；以上四個特征的重要度優先級為 1)>2)>3)>4)；
[0019] 步驟2-2-2:定義電壓最薄弱點和電壓次薄弱點；
[0020] 所述電壓最薄弱點是指運行電壓與臨界電壓之差再除以靜態電壓穩定靈敏度得 到的商最小的節點；
[0021] 所述電壓次薄弱點是指運行電壓與臨界電壓之差再除以靜態電壓穩定靈敏度得 至_商接近電壓最薄弱點的節點，電壓次薄弱點的運行電壓與臨界電壓之差小于〇. 〇3pu;
[0022] 步驟2-2-3 :根據電壓最薄弱點的特征以及電壓最薄弱點和電壓次薄弱點的定 義，篩選出電壓最薄弱點和電壓次薄弱點。
[0023] 所述步驟3中，調整負荷分布，使得電壓最薄弱點的運行電壓逼近臨界電壓，采用 PSD軟件計算調整負荷分布后電壓最薄弱節點的靜態電壓穩定靈敏度，選擇調整負荷分布 前后變化最小的靜態電壓穩定靈敏度，設選出的靜態電壓穩定靈敏度為dQyd\、dUydVjP dQe/d\，構造拉格朗日函數，進而得到電壓最薄弱節點的靜態電壓穩定綜合靈敏度。
[0024] 令x=dQydVpy=dtVdVjiz=dQs/dVt，設負荷節點的無功缺額為Qx，有：
[0028] 其中，Uc表示負荷節點臨界電壓，h表示負荷節點運行電壓，f(x)、辦〇)、Mz)均 為中間量；
[0029] 構造拉格朗日函數L，有：
[0030]
:⑷
[0031] 其中，A和y表示相對權重系數；
[0032] 求拉格朗日函數L分別對x、y、z的偏導a、b、c，SP?=乩/civ,h況/加，&=遝/如 于是偏導a、b、c相加最小的節點即為拉格朗日駐點，求取偏導a、b、c在拉格朗日駐點的拉 格朗日函數值，可得電壓最薄弱節點的靜態電壓穩定綜合靈敏度S，有：
[0033]S= (a+ 入 *b+u*c) / (1+ 入 +u) (5)。
[0034] 所述步驟4包括以下步驟：
[0035] 步驟4-1:根據電壓最薄弱節點的靜態電壓穩定綜合靈敏度S，得到該電壓最薄弱 節點的無功補償量De，有：
[0036] DC=S*AU (6)
[0037] 其中，AU表示電壓最薄弱節點的運行電壓增量；
[0038] 結合該電壓最薄弱節點的無功裕度DY，計算得到該電壓最薄弱節點的無功補償需 求仏，有：
[0039] Dx= Dc-D y (7)
[0040] 步驟4-2:采用PSD軟件計算電壓次薄弱節點的靜態電壓穩定綜合靈敏度以及電 壓次薄弱節點的無功補償需求，并加裝無功補償設備。
[0041] 與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0042]1、本發明提供的提高交直流混聯電網的靜態電壓穩定性的方法能夠應用于交直 流混聯電網，考慮了動態過程中的負荷特性、發電機有功和無功約束、有功和無功的耦合作 用等各種因素的影響，反映出電壓穩定性在不同方向的變化，應用于電壓穩定控制，不會過 分依賴調度運行人員的個人經驗；
[0043] 2、本發明通過計算各薄弱節點的靜態電壓穩定綜合靈敏度，計算各薄弱節點的無 功補償需求，加裝無功補償設備，為系統無功規劃、建設和運行控制決策提供有力的依據；
[0044] 3、本發明具有可操作性強、考慮因素全面、方案合理、技術經濟可行、計算結果清 晰有實用價值、能夠用于具體指導電網規劃和運行等優點，具有較高的實用價值和良好的 市場前景。
【附圖說明】
[0045] 圖1是本發明實施例中提高交直流混聯電網靜態電壓穩定性的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0046] 下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0047]目前評價靜態電壓穩定水平最實用的指標還是綜合運用裕度指標和靈敏度指標。 但是，有功裕度指標需要考慮對更多運行方式的適應性，無功裕度指標需要考慮對節點所 在區域的