用于实现电力系统中静态电压稳定监测的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及用于实现电力系统中静态电压稳定监 测的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在电力系统中，静态电压稳定分析是对电力系统安全稳定分析的重要组成部分， 通常采用潮流计算实现静态电压稳定性的分析，例如通过潮流计算电力系统的各个过渡运 行状态，进而得到系统电压V与有功功率P的关系曲线（即P-V曲线），以此分析电力系统 负荷变化时静态电压稳定的功率极限值和电压临界值信息。
[0003] 潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，潮流计算的结果是 电力系统稳定计算和故障分析的基础；不同于一般交流电路计算已知和待求的是电压和电 流，电力系统潮流计算已知和待求的是电压和功率，即电力系统潮流计算为采用一定的方 法确定系统中各处的电压和功率分布。
[0004] 实际分析中，通常用P表示系统某区域的总有功功率负荷，V则表示该区域中关键 母线或代表性母线的电压，并指定V为P的函数，使V按照设定规则变化，通过所述函数计 算出P的相应变化，得到如图1所示的P-V关系曲线，通常P-V关系曲线为一个"鼻型曲线"， 鼻点A反映所述区域的功率极限点。
[0005] 由于描述电力系统稳态运行特性的潮流方程是非线性方程，而非线性方程的求 解离不开迭代，因此电力系统潮流计算要求可靠的收敛性，并解出准确的结果。常用的电 力系统静态电压稳定潮流计算方法主要有：直接潮流法和连续潮流法（CPF, Continuation Power Flow)〇
[0006] 直接潮流法是以一定步长增加负荷和发电机功率，从而得出系统各过渡运行状态 的坐标点，从而得到P-V曲线和P-V曲；连续潮流法需引入负荷参数，构造扩展参数化潮流 方程，通过求解扩展参数化潮流方程得到各过渡运行状态和P-V曲线。
[0007] 直接潮流法计算各过渡运行状态可以采用常规的牛顿-拉夫逊（N-R)法，也可以 采用PQ解耦法或其他方法。例如采用牛顿-拉夫逊潮流法时，在计算过程中，将前一个过 渡运行状态潮流计算的电压相量结果作为本次过渡运行状态潮流计算的初始值，因此每一 个过渡运行状态的潮流计算不需要进行专门的预测，所需要的计算量比连续潮流法小。然 而，直接潮流法对初始值特别敏感，牛顿-拉夫逊计算过程中，在雅可比矩阵奇异的情况下 可能存在不收敛的问题，即可能无法得到P-V曲线的"鼻点"，只能得到其接近值，影响静态 电压稳定分析的精度。
[0008] 采用连续潮流法计算各过渡运行状态和对应的P-V曲线时，由于P-V曲线的起始 部分比较平坦，因此初始时可以采用较大的步长（参数增量）以减少得出完整P-V曲线所 需要计算的过渡运行状态数量；并且连续潮流法的收敛性较好，即能够得出P-V曲线的"鼻 点"，因此得到的结果准确度高。然而采用连续潮流法时步长的选取与系统情况有很密切的 关系，往往需要经过反复预测才能得到合适的步长；由于每一个过渡运行状态的潮流计算 都需要进行预测（否则收敛性难以保证），因此计算同样数目的过渡运行状态，计算量比直 接潮流法大很多，导致得出完整P-V曲线的耗时长、速度慢，无法及时实现静态电压稳定分 析。
【发明内容】
[0009] 基于此，本发明提供一种用于实现电力系统中静态电压稳定监测的方法及系统， 既能提高P-V曲线生成的精度，又保证P-V曲线生成的速度。
[0010] 本发明采用以下技术方案：
[0011] 本发明一方面提供一种用于实现电力系统中静态电压稳定监测的方法，包括：
[0012] 构建直接潮流法对应的潮流方程，根据该潮流方程求解系统初始过渡运行状态；
[0013] 检测已求解的初始过渡运行状态判断是否达到预设切换条件，若是，停止求解所 述潮流方程，基于系统当前运行状态构建连续潮流法对应的扩展潮流方程，根据该扩展潮 流方程求解系统稳定过渡运行状态；
[0014] 根据求解到的初始过渡运行状态和稳定过渡运行状态生成系统P-V曲线，通过所 述系统P-V曲线获得电力系统中静态电压稳定的功率极限值和电压临界值信息。
[0015] 本发明另一方面提供一种用于实现电力系统中静态电压稳定监测的系统，包括：
[0016] 第一计算模块，用于构建直接潮流法对应的潮流方程，根据该潮流方程求解系统 初始过渡运行状态；
[0017] 切换控制模块，用于检测已求解的初始过渡运行状态判断是否达到预设切换条 件，若是，控制所述第一计算模块停止求解所述潮流方程，启动第二计算模块；
[0018] 所述第二计算模块，用于基于系统当前运行状态构建连续潮流法对应的扩展潮流 方程，根据该扩展潮流方程求解系统稳定过渡运行状态；
[0019] 以及，曲线生成模块，用于根据求解到的初始过渡运行状态和稳定过渡运行状态 生成系统P-V曲线，通过所述系统P-V曲线获得电力系统中静态电压稳定的功率极限值和 电压临界值信息。
[0020] 实施本发明的上述技术方案的有益效果包括：可快速得到光滑完整的P-V曲线， 同时兼顾了直接潮流法计算速度快和连续潮流法的收敛性优势，既提高P-V曲线生成的速 度，又保证P-V曲线生成的精度，可快速、准确得到电力系统负荷变化时的静态电压稳定的 功率极限值和电压临界值信息。
【附图说明】
[0021] 图1为电力系统中用于静态电压稳定分析的P-V曲线示意图；
[0022] 图2为本发明实施例的用于实现电力系统中静态电压稳定监测的方法的示意性 流程图；
[0023] 图3为本发明混合潮流法与传统直接潮流法生产P-V曲线的效果对比示意图；
[0024] 图4为本发明实施例的用于实现电力系统中静态电压稳定监测的系统的示意性 结构图。
【具体实施方式】
[0025] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0026] 本发明实施例提供的用于实现电力系统中静态电压稳定监测的方法中，初始时先 构建电力系统的潮流方程，通过直接潮流法求解过渡运行状态和对应的P-V曲线；并对直 接潮流法求解结果进行实时检测分析，在满足预设切换条件下转入通过连续潮流法进行 求解；通过构建电力系统的扩展潮流方程，采用连续潮流继续求解过渡运行状态和对应的 P-V曲线；最后综合以上求解结果生成光滑完整的P-V曲线，由所述P-V曲线可得出电力系 统负荷变化时的静态电压稳定裕度和极限；通过本发明的混合式潮流算法能够同时兼顾直 接潮流法计算速度快和连续潮流法的收敛优势。本发明实施例还提供相应的用于实现电力 系统中静态电压稳定监测的系统。以下分别进行详细说明。
[0027] 图2为本发明实施例用于实现电力系统中静态电压稳定监测的方法的示意性流 程图。如图2中所示，所述方法包含以下步骤S201至步骤S204,详细说明如下：
[0028] 步骤S201，初始时，构建直接潮流法对应的潮流方程，根据该潮流方程求解系统初 始过渡运行状态。
[0029] 需要说明的是，在电力系统中负荷变化时，出现系统功率失衡，此时发电机输入功 率会进行相应的调整以补偿系统功率失衡。负荷继续变化，当出现系统功率无法再回归平 衡时的状态记为静态电压稳定的极限