本发明属于电力系统安全稳定分析领域，特别涉及一种基于暂态电压稳定极限测试的电网暂态电压稳定薄弱点辨识方法。
背景技术：
电压暂态稳定是影响电网安全稳定运行的重要因素。随着电网的负荷增长以及对于电网投资经济性的要求不断提高，电网越来越运行在接近于稳定极限的状态，尤其是暂态电压稳定。电网暂态电压定义为系统在发生大扰动后在一定时间内电压恢复到稳定的能力，随着电网长距离输电、地区发电与用电的不平衡以及电网感应电机负荷的增多(如空调负荷)等，暂态电压稳定往往成为制约电网运行的重要因素。
因此，电网需要采取一系列的措施，如合理安排开机方式、减小故障切除时间以及增加动态无功补偿装置等措施来提高电网暂态电压稳定水平。作为改善电网暂态电压稳定水平常见的措施之一的增加动态无功补偿装置，需要综合研究动态无功补偿装置在电网中配置的容量以及安装的地点等，以达到改善电网暂态电压稳定的最佳效果。为了选择无功补偿装置最优安装地点，首先需要分析系统暂态电压稳定的薄弱点；而现有技术对这一研究甚少，且分析获得的结果准确度低。
技术实现要素：
本发明提出了一种基于电压稳定极限测试法的电网电压稳定薄弱点的识别方法，通过不断加大对系统的扰动，使得系统由稳定到临界稳定到临界失稳，通过分析在这过程中系统中发生大滑差感应电机负荷的分布以及影响，确定系统中电压稳定的薄弱点。
一种基于暂态电压稳定极限测试的电网暂态电压稳定薄弱点辨识方法，包括以下步骤：
步骤1：对待辨识电网暂态电压稳定薄弱点的变电站区域，进行电网暂态电压稳定敏感点辨识；
所述变电站区域中变电站数量为N；
步骤2：以步骤1获得的电网暂态电压稳定敏感点为基础，采用暂态电压稳定极限测试法识别电网暂态电压稳定薄弱点；
步骤2.1：利用电力系统仿真软件对步骤1获得的电网暂态电压敏感点模拟三相短路接地故障，通过不断增加故障切除时间t，使得变电站区域中每个变电站的电压由故障切除后电压恢复稳定逐渐变为故障切除后部分或是全部电压失稳；
步骤2.2：利用电力系统仿真软件获取在所述变电站区域中每个变电站由电压稳定到电压失稳过程中，所述变电站区域形成的电力系统在三相短路接地故障中的极限切除时间tcr；
所述极限切除时间tcr是指所述变电站区域形成的电力系统在特定故障下保持稳定的最大故障切除时间；
所述特定故障是指导致变电站区域形成的电力系统同一电压等级母线电压跌落幅度之和最大的故障，通常为电压敏感点的三相短路接地故障；
步骤2.3：分别在所述变电站区域形成的电力系统处于临界稳定以及临界失稳状态下统计所述变电站区域中供带的出现转子大滑差负荷；
所述大滑差负荷指滑差值大于0.1p.u；
令所述变电站区域形成的电力系统处于临界稳定状态下变电站i所接大滑差负荷集合：
Lsi＝{j∈(1,Mi)|lij} i∈(1,N)
其中，lij为所述变电站区域形成的电力系统临界稳定状态下变电站i所接第j个大滑差负荷，Mi表示临界稳定状态下变电站i所接大滑差负荷的总个数；
令所述变电站区域形成的电力系统处于临界失稳状态下变电站i所接大滑差负荷集合：
Lusi＝{k∈(1,Oi)|lik} i∈(1,N)
其中，lik为所述变电站区域形成的电力系统临界失稳状态下变电站i所接第k个大滑差负荷，Oi表示临界失稳状态下变电站i所接大滑差负荷的总个数；
所述临界稳定状态是指所述变电站区域形成的电力系统在故障切除时间为tcr时，故障切除后系统电压保持稳定的状态；
所述临界失稳状态是指所述变电站区域形成的电力系统在故障切除时间为tcr+△t时，故障切除后所述变电站区域形成的电力系统的电压失去稳定的状态，其中，△t为仿真中故障切除时间增加的最小步长；
步骤2.4：计算每个变电站在临界稳定以及临界失稳状态下大滑差负荷影响因子；
临界稳定状态下变电站i所接大滑差影响因子：i∈(1,N)；
其中，sij和pij分别为临界稳定状态下第i个变电站所接第j个出现的大滑差负荷lij所对应的滑差值以及容量；
临界失稳状态下大滑差负荷影响因子：i∈(1,N)；
其中，sik和pik分别为临界失稳状态下第i个变电站所接第k个出现的大滑差负荷lik所对应的滑差值以及容量；
步骤2.5：从变电站所接大滑差负荷影响因子集合中选取最大大滑差负荷影响因子，以最大大滑差负荷影响因子对应的变电站作为所述变电站区域的电网暂态电压稳定薄弱点；
其中，所述大滑差负荷影响因子集合为E＝{i∈(1,N)|ei＝esi+eusi}，ei表示变电站所接大滑差负荷影响因子。
所述对待辨识电网暂态电压稳定薄弱点的变电站区域是指选取需要辨识电压稳定薄弱点的区域R，建立在区域R内所有同一电压等级的变电站集合SUB：SUB＝{i∈(1,N)|subi}；
其中，subi为区域内同一电压等级第i个变电站。
所述进行电网暂态电压稳定敏感点辨识的具体步骤如下：
首先，采用电力系统仿真分析软件的短路计算模块计算所述变电站区域中每个变电站短路电流以及故障电压跌落幅度；
SC＝{i∈(1,N)|sci}
VD＝{i∈(1,N)|vdi}
其中：sci为第i个变电站高压侧三相短路接地故障短路电流，vdi为第i个变电站高压侧三相短路接地故障引起SUB集合中所有变电站高压侧母线跌落的幅度之和；
其中，短路计算模块中选取变电站高压侧三相短路接地故障：
其次，从故障电压跌落集合VD中选取跌落幅度最大的变电站：
vdm＝max{VD},m∈(1,N)
其中，序号为m的变电站是所选变电站区域R内电压敏感点。
如果有多个变电站故障后电压跌落幅度之和均为最大值，则依据所计算短路电流sci选取短路电流较大的变电站作为所选变电站区域R内电压敏感点。
将系统电压稳定想象为由不同长度木板组成的木桶，木桶里装的水就类似于电网运行状态，通过不断提高水桶中的水位直到水位超过长度最短的木板并开始溢出，从而确定木桶的短板；类比于木桶原理，本发明提出一种基于暂态电压稳定极限测试法的电网电压稳定薄弱点识别方法，通过不断加大系统故障切除时间，使得系统由故障切除后暂态电压稳定到故障切除后暂态电压失稳，从而分析得到系统暂态电压的薄弱点。
有益效果
本发明提供了一种基于电压稳定极限测试法的电网暂态电压薄弱点辨识方法，该方法通过电网仿真在暂态电压敏感点施加三相永久短路故障(对系统冲击最大的故障方式)，并不断加大故障切除时间，直到系统暂态电压由稳定变为不稳定；运用统计方法分析系统在暂态电压临界稳定以及暂态电压临界失稳状态下发生大滑差感应电机负荷的分布以及影响，从而确定暂态电压的薄弱点；该方法运用暂态电压稳定极限测试法，并引入了对于大滑差感应电机负荷的统计分析，从而精确的定位了电网中的暂态电压稳定薄弱点；通过实际案例分析验证，在利用本发明所述方法确定的暂态电压稳定薄弱点增加动态无功补偿装置等改善电压稳定的手段，能有效的提高系统暂态电压稳定水平，从而为电网规划以及运行提供有效参考，有利于提高电网运行的安全以及经济性。
附图说明
图1为本发明的电网暂态电压薄弱点识别方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于暂态电压稳定极限测试的电网暂态电压稳定薄弱点辨识方法，具体步骤如下：
首先，通过短路计算确定所需要辨识系统的电压敏感点，电压敏感点定义为在该点发生三相永久短路接地故障导致电网整体电压跌落幅度最大。
然后，在电网电压敏感点模拟三相永久短路接地故障，通过改变故障切除时间，让系统由故障切除后暂态电压恢复稳定(根据暂态电压稳定规定，在故障切除后10秒内电压恢复到0.8p.u.)，到暂态电压临界稳定(此时故障切除时间为临界电压切除时间tc，系统暂态电压保持稳定，当故障切除时间增加到tc+△t时系统暂态电压失稳，△t为模拟故障切除时间最小增加步长)，到暂态电压临界失稳(此时故障切除时间为tc+△t)。
最后，运用统计方法分析系统在暂态电压临界稳定以及暂态电压临界失稳状态下发生大滑差感应电机负荷的分布以及影响，从而确定暂态电压的薄弱点；
计算每个变电站在临界稳定以及临界失稳状态下大滑差负荷影响因子；
临界稳定状态下变电站i所接大滑差影响因子：i∈(1,N)；
其中，sij和pij分别为临界稳定状态下第i个变电站所接第j个出现的大滑差负荷lij所对应的滑差值以及容量；
临界失稳状态下大滑差负荷影响因子：i∈(1,N)；
其中，sik和pik分别为临界失稳状态下第i个变电站所接第k个出现的大滑差负荷lik所对应的滑差值以及容量；
从变电站所接大滑差负荷影响因子集合中选取最大大滑差负荷影响因子，以最大大滑差负荷影响因子对应的变电站作为所述变电站区域的电网暂态电压稳定薄弱点；
其中，所述大滑差负荷影响因子集合为E＝{i∈(1,N)|ei＝esi+eusi}，ei表示变电站所接大滑差负荷影响因子。
本发明以某省电网为例，仿真网络包括500kV以及220kV电网，通过本发明所述基于暂态电压稳定极限测试法确定500kV电网的电压稳定薄弱点，分别对电压稳定薄弱点以及其他500kV变电站增加动态无功补偿装置，对比上述不同方案对于改善电网电压稳定极限切除时间的影响(简称极限切除时间，极限切除时间越长，电网电压稳定水平越高)，验证电网电压薄弱点的识别是否正确。首先，通过PSASP短路计算确定电网电压敏感点为“鹤*”500kV变电站，然后依照本发明所述步骤确定位于电网末端500kV“苏*”变电站为电压稳定薄弱点(另一“紫*”变电站与“苏*”相连且电气距离很短，所计算得到的大滑差负荷影响因子接近)。通过在不同500kV变电站增加调相机，分析对于极限切除时间的改善，见表1.
表1四种典型开机方式下某省电网500kV变电站安装调相机对于极限切除时间的影响
由表1结果分析可知，在“苏*”和“紫*”安装调相机对于提高极限切除时间效果最为明显，在不同开机方式下，相对于未安装调相机提高了0.006～0.010(s)不等，进一步分析表明，在“苏*”安装调相机故障切除后电压恢复速度更快，验证了本发明中暂态电压稳定薄弱点识别的正确性。
本发明采用了实施例进行了发明效果说明，但上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明技术方案的范围内。