本發(fā)明涉及大電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定安全評估領(lǐng)域，具體講涉及一種大電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢快速量化評估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略提出后，隨著能源互聯(lián)范圍和可再生能源接入比例的不斷擴大，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行再次面臨強烈沖擊。近年國內(nèi)外發(fā)生的多起大停電事故造成了巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響，同時也暴露了現(xiàn)有電網(wǎng)在線安全防控模式存在的諸多問題。

現(xiàn)有電網(wǎng)在線安全防控技術(shù)中，早期的整步功率系數(shù)靜穩(wěn)功角判據(jù)雖然在一定程度上適應(yīng)性很強，但應(yīng)用于多機系統(tǒng)的可靠性有待提高；基于函數(shù)的多機系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析方法具有優(yōu)越性，但建模復(fù)雜，實現(xiàn)困難；基于網(wǎng)絡(luò)模型的方法需經(jīng)過大量復(fù)雜計算，在線應(yīng)用困難；目前電網(wǎng)在線安全防控模式大多基于建模仿真和故障集預(yù)想模式，其時效性無法滿足電網(wǎng)的在線安全防控要求，因此深入研究在線快速評估電網(wǎng)安全穩(wěn)定裕度，和電網(wǎng)在線量化評估方法具有重要意義。

廣域量測系統(tǒng)(wideareameasurementsystem,wams)的廣泛應(yīng)用給電網(wǎng)在線安全防控帶來了曙光。采用廣域量測系統(tǒng)的在線安全防控方法中，基于節(jié)點導(dǎo)納矩陣形式的電壓穩(wěn)定實時分析方法，提高了傳統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法的有效性和計算速度，具有一定優(yōu)越性；基于彈性映射的方法將彈性力學(xué)映射到電網(wǎng)并利用該理論分析發(fā)電機的靜態(tài)功角穩(wěn)定性；基于映射廣義彈性系數(shù)的電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定快速評估判據(jù)，從彈性力學(xué)的角度對電網(wǎng)整體安全穩(wěn)定性進行分析，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析的進步，但是由于該方法需要對電網(wǎng)每條支路進行能量積分，計算量大且復(fù)雜，無法滿足實際應(yīng)用計算速度和準確度的要求，且雖然依據(jù)潮流信息能得出具體的廣義彈性系數(shù)值，但在實際工程應(yīng)用中無法獲得電網(wǎng)廣義彈性系數(shù)最大值，在電網(wǎng)量化評估上仍有一定不足。此外，其建立的“源-網(wǎng)-荷”等效模型是在彈性力學(xué)空間角度建立的，離開彈性力學(xué)空間，模型適用性不強。

為適應(yīng)新技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展，需要提供一種大電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢快速量化評估方法，提高量化評估模型的適用性和實際工程的實用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為滿足現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的需要，本發(fā)明提供了一種大電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢快速量化評估方法。

本發(fā)明提供的大電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢快速量化評估方法，所述方法包括：

按電網(wǎng)量測信息建立的廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建立廣義源網(wǎng)荷等效模型；

由廣義源網(wǎng)荷等效模型的阻抗模指標(biāo)計算功率模指標(biāo)；

根據(jù)功率模指標(biāo)值實時評估電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定程度。

進一步的，所述電網(wǎng)量測信息是從廣域測量系統(tǒng)中采集的，所述電網(wǎng)量測信息包括發(fā)電節(jié)點功率和負荷節(jié)點功率和；

由電網(wǎng)量測信息建立廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型，包括：將電網(wǎng)發(fā)電節(jié)點作為以廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)并入電網(wǎng)注入功率的和將電網(wǎng)負荷節(jié)點作為以廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)接入電網(wǎng)消耗功率以建立廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型。

進一步的，所述廣義源網(wǎng)荷等效模型的建立包括：

(1)廣義源網(wǎng)荷等效模型的源點功率如下式所示：

式中，pgi、qgi：分別為各發(fā)電節(jié)點有功功率、無功功率；j:表示虛數(shù)單位；i：為發(fā)電節(jié)點編號；

(2)廣義源網(wǎng)荷等效模型的荷點功率如下式所示：

式中，pli、qli分別為各負荷節(jié)點有功功率、無功功率。

進一步的，所述功率模指標(biāo)的計算包括：

按下式計算所述阻抗模指標(biāo)k：

式中，發(fā)電電壓；負荷電壓；發(fā)電機注入功率的共軛值；總負荷的共軛值；發(fā)電機向負荷側(cè)的等值阻抗；負荷阻抗；

發(fā)電電流等于負荷電流可得發(fā)電電壓如下式所示：

其中，()^*：表示復(fù)數(shù)共軛運算；

進一步的，按下式簡化所述阻抗模指標(biāo)：

式中，pg：電網(wǎng)發(fā)電有功功率；pl：電網(wǎng)負荷有功功率；qg：電網(wǎng)發(fā)電無功功率；ql：電網(wǎng)負荷無功功率；

根據(jù)廣義源網(wǎng)荷等效模型，得所述功率模指標(biāo)如下式所示：

進一步的，根據(jù)功率模指標(biāo)值評估電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定程度，逐步增加電網(wǎng)荷點負荷直到電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定極限，則電網(wǎng)功率模指標(biāo)值由1逐漸下降并接近0。

進一步的，由指標(biāo)具體數(shù)值及指標(biāo)曲線趨勢實時評估電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定程度。

一種大電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢快速量化評估系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

建模模塊，用于根據(jù)廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型建立廣義源網(wǎng)荷等效模型；所述廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型根據(jù)電網(wǎng)量測信息建立；

推算模塊，用于根據(jù)廣義源網(wǎng)荷等效模型的阻抗模指標(biāo)推算功率模指標(biāo)；

評估模塊，用于結(jié)合電網(wǎng)廣義源網(wǎng)荷等效模型與功率模指標(biāo)，實時評估電網(wǎng)靜態(tài)安全穩(wěn)定程度。

進一步的，所述建模模塊包括：

采集子模塊，用于從廣域測量系統(tǒng)中采集電網(wǎng)實時量測信息。

進一步的，所述評估模塊包括：

計算子模塊，用于根據(jù)廣義源網(wǎng)荷等效模型源點功率、荷點功率和節(jié)點功率模指標(biāo)計算電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)值。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果；

(1)本發(fā)明提供的技術(shù)方案按電網(wǎng)量測信息建立的廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建立廣義源網(wǎng)荷等效模型；結(jié)合廣義源網(wǎng)荷等效模型與功率模指標(biāo)；實時評估電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定程度；該方法結(jié)合廣域量測信息，建立了電網(wǎng)廣義并聯(lián)等效模型，提出了電網(wǎng)廣義“源-網(wǎng)-荷”等效模型，從“源”、“網(wǎng)”、“荷”角度實現(xiàn)了真正意義上的大電網(wǎng)簡化等效，該等效方法實用性強、適用范圍廣，可應(yīng)用于電網(wǎng)簡化分析等多個場景。

(2)本發(fā)明提供的技術(shù)方案在阻抗模指標(biāo)的基礎(chǔ)上提出了只需發(fā)電功率和負荷功率，不需要計算輸電網(wǎng)阻抗、負荷阻抗的功率模指標(biāo)，采用單時間斷面量測數(shù)據(jù)，適用于電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定分析，極大地簡化了電網(wǎng)計算。

(3)本發(fā)明提供的技術(shù)方案將電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷”等效方法和功率模指標(biāo)相結(jié)合提出的大電網(wǎng)整體靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢量化評估方法，其指標(biāo)位于0到1之間，調(diào)度人員可直接通過該值判斷電網(wǎng)整體靜態(tài)穩(wěn)定狀況，該方法完全針對廣域測量信息進行簡單代數(shù)計算，避免了具有不確定因素的戴維南等效參數(shù)辨識環(huán)節(jié)，計算速度快、可靠性高，正真實現(xiàn)了大電網(wǎng)的靜態(tài)安全穩(wěn)定態(tài)勢量化評估，具有廣泛的工程實用價值。

(4)本發(fā)明提供的技術(shù)方案可實時、準確、快速的在線量化評估電網(wǎng)整體靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢，可廣泛應(yīng)用于大電網(wǎng)在線穩(wěn)定監(jiān)控、運行方式及電網(wǎng)規(guī)劃等領(lǐng)域，具有較大的工程實用價值和推廣前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的電網(wǎng)整體靜態(tài)安全穩(wěn)定在線監(jiān)測流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的電網(wǎng)廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的電網(wǎng)源網(wǎng)荷等效模型示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的評估方法所測得電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)曲線。

具體實施方式

以下將結(jié)合說明書附圖，以具體實施例的方式詳細介紹本發(fā)明提供的技術(shù)方案。

本發(fā)明提供的基于廣義“源-網(wǎng)-荷”等效的大電網(wǎng)整體靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢量化評估方法，在建立的電網(wǎng)廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，依據(jù)電路原理，將電網(wǎng)發(fā)電節(jié)點、負荷節(jié)點分別凝聚成一個點，將大電網(wǎng)等效為“源-網(wǎng)-荷”支路，實現(xiàn)了真正意義上的“源-網(wǎng)-荷”等效。在此基礎(chǔ)上，由阻抗模指標(biāo)映射得到了功率模指標(biāo)，運用該指標(biāo)對“源-網(wǎng)-荷”等效支路進行靜態(tài)穩(wěn)定態(tài)勢評估。簡化了求解過程，滿足在線應(yīng)用要求。所得指標(biāo)位于0到1之間，實現(xiàn)了真正工程意義上的量化評估。本發(fā)明所提供的“源-網(wǎng)-荷”等效模型還可直接應(yīng)用于電網(wǎng)其他研究工作，模型應(yīng)用性強、適用范圍廣。調(diào)度人員可以根據(jù)該在線量化評估方法快速、直觀的對電網(wǎng)整體安全性或各分區(qū)安全穩(wěn)定性進行分析，判斷其穩(wěn)定程度，在緊急情況下快速、及時的采取相應(yīng)措施，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于廣義源網(wǎng)荷等效模型的電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定量化評估方法，方法流程圖如圖1所示，所述方法包括如下步驟：

(1).從廣域量測系統(tǒng)(wams)中得到所研究電網(wǎng)實時量測信息。

從廣域量測系統(tǒng)(wams)中得到本發(fā)明計算所需要的電網(wǎng)所有發(fā)電節(jié)點功率，所有負荷節(jié)點功率以及各支路充電功率。

(2).建立電網(wǎng)廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型，如圖2的廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型示意圖所示，為下一步建立電網(wǎng)廣義源網(wǎng)荷等效模型提供基礎(chǔ)支撐。

將電網(wǎng)所有發(fā)電節(jié)點看作是以廣義并聯(lián)的結(jié)構(gòu)并入電網(wǎng)注入功率的，將電網(wǎng)所有負荷節(jié)點看作廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)接入電網(wǎng)消耗功率的，進而建立電網(wǎng)的廣義并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型。

(3).附圖3為電網(wǎng)廣義源網(wǎng)荷等效模型示意圖，將所有發(fā)電節(jié)點功率相加，將所有支路充電功率相加，二者的總和即為廣義源網(wǎng)荷等效模型的源點功率。源點功率計算公式如下：

其中pgi、qgi分別為各發(fā)電節(jié)點有功功率、無功功率；j:表示虛數(shù)單位；i：為發(fā)電節(jié)點編號；

由電路原理，電路并聯(lián)支路的功率具有可加性，將所有發(fā)電節(jié)點功率相加。由于支路充電功率也是向電網(wǎng)注入功率的，故再加上所有支路充電功率，得到源網(wǎng)荷等效系統(tǒng)的源點功率。

(4).將所有負荷節(jié)點功率相加，得到廣義源網(wǎng)荷等效模型的荷點功率。荷點功率計算公式如下：

其中pli、qli分別為各負荷節(jié)點有功功率、無功功率。

由電路原理，電路并聯(lián)支路負荷具有可加性，將所有負荷節(jié)點功率相加，得到等效系統(tǒng)的荷點功率。

(5).由阻抗模指標(biāo)推導(dǎo)得出具有等價意義的功率模指標(biāo)。阻抗模指標(biāo)形式為

其中，發(fā)電電壓；負荷電壓；發(fā)電機注入功率的共軛值；總負荷的共軛值；發(fā)電機向負荷側(cè)的等值阻抗；負荷阻抗；由于發(fā)電電流與負荷電流相等，可得發(fā)電電壓與負荷電壓有如下關(guān)系：

其中，()^*：表示復(fù)數(shù)共軛運算；

代入上式可將阻抗模指標(biāo)進一步簡化為如下形式：

其中，pg：電網(wǎng)發(fā)電有功功率；pl：電網(wǎng)負荷有功功率；qg：電網(wǎng)發(fā)電無功功率；ql：電網(wǎng)負荷無功功率。

最終可得所示的功率模指標(biāo)

因此，在實際工程應(yīng)用中，可用功率模指標(biāo)代替阻抗模指標(biāo)，進一步簡化電網(wǎng)分析計算。

由阻抗模指標(biāo)推導(dǎo)出了具有等價意義的功率指標(biāo)，省去了中間復(fù)雜的戴維南等值采納數(shù)辨識過程，簡化了電網(wǎng)計算，所有過程不需要求解等值系統(tǒng)的電流、等效電壓，只需知道等效系統(tǒng)總發(fā)電功率，總負荷功率即可。

(6).根據(jù)上述計算得到的電網(wǎng)廣義源網(wǎng)荷等效模型源點功率、荷點負荷和節(jié)點功率模指標(biāo)進行電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定計算，指標(biāo)位于0到1之間，逐步增加電網(wǎng)中的荷點負荷使電網(wǎng)到達電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定度最高的靜態(tài)穩(wěn)定極限，電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)由1逐漸下降并接近0，說明指標(biāo)為1代表電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定度最高，指標(biāo)為0時代表電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定度最低。如附圖4為用本發(fā)明提供的評估方法測得的電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定指標(biāo)曲線，由指標(biāo)具體數(shù)值大小以及指標(biāo)曲線趨勢即可對電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定程度進行實時評估，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此可以由指標(biāo)數(shù)值大小來判斷電網(wǎng)整體靜態(tài)穩(wěn)定性，實時評估電網(wǎng)運行狀態(tài)，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。