一种提高交直流混联电网静态电压稳定性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种提高电压稳定性的方法，具体涉及一种提高交直流混联电网静态 电压稳定性的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，评价静态电压稳定性的指标主要有电压幅值指标、各种灵敏度指标、功率裕 度指标、最小奇异值指标、特征值指标等。电压幅值指标非常直观，但是由于电压变化的非 线性特性，电压幅值并不能反映出系统的静态电压稳定水平和无功支持能力。各种灵敏度 指标的求解过程不反映实际系统从运行点向临界点的过渡过程，不考虑负荷特性、发电机 无功约束等各种限制性因素的影响，物理意义并不是很明确，但是求解比较简单、快捷，同 一运行状态下不同母线上的灵敏度指标拥有可比性，可以作为辅助分析指标，帮助运行人 员确定系统的相对弱负荷母线和弱区域，便于及时采取措施和进行有效监控。有功裕度非 常直观，但是受负荷增长和发电出力的不同组合方式的影响，具有一定的不确定性；无功裕 度与系统的有功负荷能力强相关，结果具有很强的确定性，参考价值高，但对于弱联系的电 网结构，无功裕度并不能直接反映研究区域的电压稳定水平。最小奇异值指标和特征值指 标类似，物理意义明确，但线性特性不好，计算量大，而且，对于接近有功约束和无功约束的 发电机，最小奇异值指标和特征值指标的变化规律不稳定，而电压稳定通常需要关注的正 是接近有功约束或无功约束的运行状态，因此限制了其应用。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种提高交直流混联电网静态电压稳 定性的方法，建立交直流混联电网的高峰负荷方式仿真模型，找出电压最薄弱点和电压次 薄弱点，进而计算电压最薄弱点和电压次薄弱点各自的静态电压稳定综合灵敏度无功补偿 需求
[0004] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0005] 本发明提供一种提高交直流混联电网静态电压稳定性的方法，所述方法包括以下 步骤：
[0006] 步骤1 :建立交直流混联电网的高峰负荷方式仿真模型；
[0007] 步骤2 :采用PSD软件计算负荷节点的静态电压稳定裕度和静态电压稳定灵敏度， 并找出电压薄弱节点，包括电压最薄弱点和电压次薄弱点；
[0008] 步骤3 :调整负荷分布，进而得到电压最薄弱节点的静态电压稳定综合灵敏度；
[0009] 步骤4 :采用PSD软件计算电压薄弱节点的静态电压稳定综合灵敏度和无功补偿 需求，加装无功补偿设备；
[0010] 步骤5 :采用PSD软件计算加装无功补偿设备后电压薄弱节点的静态电压稳定综 合灵敏度和静态电压稳定裕度，对比加装无功补偿设备前后交直流混联电网的静态电压稳 定性。
[0011] 所述步骤1中，采用PSD-BPA软件建立交直流混联电网的高峰负荷方式仿真模型， 所述高峰负荷指直流混联电网所处水平年的最大负荷，所述高峰负荷方式仿真模型采用 50%III型马达+50%恒阻抗模型，运行电压水平保持在0. 95~0. 98pu，保留3%的旋转备 用。
[0012] 所述步骤2具体包括以下步骤：
[0013] 步骤2-1:在高峰负荷方式下，采用PSD软件计算负荷节点的静态电压稳定裕度和 静态电压稳定灵敏度；
[0014] 所述静态电压稳定裕度包括有功裕度和无功裕度；
[0015] 所述静态电压稳定灵敏度包括负荷节点无功功率增量与电压增量之比dQyd\、负 荷节点有功功率增量与电压增量之比dPyd\、发电机节点电压增量与负荷节点电压增量之 比dUydt、发电机节点无功功率增量与负荷节点电压增量之比dQydt、发电机节点有功功 率增量与负荷节点电压增量之比dPe/d\以及发电机节点无功功率增量与负荷节点无功功 率增量之比dQydQu其中，dQt表示负荷节点无功功率增量，dV^表示负荷节点电压增量，dP^ 表示负荷节点有功功率增量，dUe表示发电机节点电压增量，dQe表示发电机节点无功功率 增量，dPe表示发电机节点有功功率增量，d(^表示负荷节点无功功率增量；
[0016] 步骤2-2:找出电压最薄弱点和电压次薄弱点；具体有：
[0017] 步骤2-2-1:确定电压最薄弱点的特征以及特征的重要度优先级；
[0018] 所述电压最薄弱点具有如下特征：1)静态电压稳定灵敏度变化率最小，2)临 界电压最高，3)无功裕度最低，4)无功储备缺额最大；以上四个特征的重要度优先级为 1)>2)>3)>4)；
[0019] 步骤2-2-2:定义电压最薄弱点和电压次薄弱点；
[0020] 所述电压最薄弱点是指运行电压与临界电压之差再除以静态电压稳定灵敏度得 到的商最小的节点；
[0021] 所述电压次薄弱点是指运行电压与临界电压之差再除以静态电压稳定灵敏度得 至_商接近电压最薄弱点的节点，电压次薄弱点的运行电压与临界电压之差小于〇. 〇3pu;
[0022] 步骤2-2-3 :根据电压最薄弱点的特征以及电压最薄弱点和电压次薄弱点的定 义，筛选出电压最薄弱点和电压次薄弱点。
[0023] 所述步骤3中，调整负荷分布，使得电压最薄弱点的运行电压逼近临界电压，采用 PSD软件计算调整负荷分布后电压最薄弱节点的静态电压稳定灵敏度，选择调整负荷分布 前后变化最小的静态电压稳定灵敏度，设选出的静态电压稳定灵敏度为dQyd\、dUydVjP dQe/d\，构造拉格朗日函数，进而得到电压最薄弱节点的静态电压稳定综合灵敏度。
[0024] 令x=dQydVpy=dtVdVjiz=dQs/dVt，设负荷节点的无功缺额为Qx，有：
[0028] 其中，Uc表示负荷节点临界电压，h表示负荷节点运行电压，f(x)、辦〇)、Mz)均 为中间量；
[0029] 构造拉格朗日函数L，有：
[0030]
:⑷
[0031] 其中，A和y表示相对权重系数；
[0032] 求拉格朗日函数L分别对x、y、z的偏导a、b、c，SP?=乩/civ,h况/加，&=遝/如 于是偏导a、b、c相加最小的节点即为拉格朗日驻点，求取偏导a、b、c在拉格朗日驻点的拉 格朗日函数值，可得电压最薄弱节点的静态电压稳定综合灵敏度S，有：
[0033]S= (a+ 入 *b+u*c) / (1+ 入 +u) (5)。
[0034] 所述步骤4包括以下步骤：
[0035] 步骤4-1:根据电压最薄弱节点的静态电压稳定综合灵敏度S，得到该电压最薄弱 节点的无功补偿量De，有：
[0036] DC=S*AU (6)
[0037] 其中，AU表示电压最薄弱节点的运行电压增量；
[0038] 结合该电压最薄弱节点的无功裕度DY，计算得到该电压最薄弱节点的无功补偿需 求仏，有：
[0039] Dx= Dc-D y (7)
[0040] 步骤4-2:采用PSD软件计算电压次薄弱节点的静态电压稳定综合灵敏度以及电 压次薄弱节点的无功补偿需求，并加装无功补偿设备。
[0041] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0042]1、本发明提供的提高交直流混联电网的静态电压稳定性的方法能够应用于交直 流混联电网，考虑了动态过程中的负荷特性、发电机有功和无功约束、有功和无功的耦合作 用等各种因素的影响，反映出电压稳定性在不同方向的变化，应用于电压稳定控制，不会过 分依赖调度运行人员的个人经验；
[0043] 2、本发明通过计算各薄弱节点的静态电压稳定综合灵敏度，计算各薄弱节点的无 功补偿需求，加装无功补偿设备，为系统无功规划、建设和运行控制决策提供有力的依据；
[0044] 3、本发明具有可操作性强、考虑因素全面、方案合理、技术经济可行、计算结果清 晰有实用价值、能够用于具体指导电网规划和运行等优点，具有较高的实用价值和良好的 市场前景。
【附图说明】
[0045] 图1是本发明实施例中提高交直流混联电网静态电压稳定性的方法流程图。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0047]目前评价静态电压稳定水平最实用的指标还是综合运用裕度指标和灵敏度指标。 但是，有功裕度指标需要考虑对更多运行方式的适应性，无功裕度指标需要考虑对节点所 在区域的