电网暂态电压稳定方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及电压控制技术领域，尤其涉及一种电网暂态电压稳定方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

暂态电压稳定问题是电网实际运行所关注的核心问题之一，电网的动态无功能否实现实时平衡决定了电网的暂态电压能否维持稳定。由于稳态时线路流过的有功过多而导致暂态过程中出现的线路堵塞现象，当线路出现堵塞时暂态电压薄弱区域所需的动态无功无法及时被满足，将表现为暂态电压波动。因此，为了使得暂态过程中线路能够留有足够的传输能力应使得线路的有功功率分布更加的均匀，改善电网暂态电压稳定问题，亟需一种电网暂态电压稳定方法。

发明内容

本申请提供了一种电网暂态电压稳定方法、装置、设备及存储介质，以解决当前线路堵塞现象引起暂态电压波动的技术问题。

为了解决上述技术问题，第一方面，本申请提供了一种电网暂态电压稳定方法，包括：

基于电网线路集合所涉及的所有母线电压，确定所述电网中薄弱区域的待改变潮流线路集合；

建立目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度矩阵，所述目标线路为所述待改变潮流线路集合中的线路；

基于所述有功灵敏度矩阵，生成所述电网的暂态电压优化约束条件；

基于暂态电压优化约束条件，对基于所述发电厂的有功出力变化量构建的目标函数进行优化，直至所述目标函数达到最小值，得到所述发电厂的目标有功出力变化量；

基于所述目标有功出力变化量，调整所述发电厂的有功出力，以使所述电网的暂态电压稳定。

在一些实现方式中，所述基于电网线路集合所涉及的所有母线电压，确定所述电网中薄弱区域的待改变潮流线路集合，包括：

基于所述电网线路集合所涉及的所有母线的暂态电压波形，统计暂态过程中每条母线的电压越限次数；

将电压越限次数最多的母线所连接的所有线路作为所述待改变潮流线路集合。

在一些实现方式中，所述建立目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度矩阵，包括：

基于所述目标线路的有功变化量与所述发电厂的出力调整量，建立所述目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度关系；

基于所述待改变潮流线路集合中的所有目标线路与所述电网所连接的所有发电厂之间的有功灵敏度关系，建立所述有功灵敏度矩阵。

在一些实现方式中，所述基于所述有功灵敏度矩阵，生成所述电网的暂态电压优化约束条件，包括：

获取所述目标线路的有功变化量目标值，以及所述发电厂的可调出力变化下限值和可调出力变化上限值；

基于所述有功变化目标值与所述有功灵敏度矩阵，生成目标线路与发电厂之间的有功等式约束条件；

基于所述可调出力变化下限值和所述可调出力变化上限值，生成所述发电厂的有功不等式约束条件，所述电网的暂态电压优化约束条件包括所述有功等式约束条件和所述有功不等式约束条件。

在一些实现方式中，所述有功等式约束条件表示为：

其中，

在一些实现方式中，所述有功不等式约束条件表示为：

其中，ΔP

在一些实现方式中，所述基于暂态电压优化约束条件，对基于所述发电厂的有功出力变化量构建的目标函数进行优化，直至所述目标函数达到最小值，得到所述发电厂的目标有功出力变化量，包括：

以所述目标函数最小为目标，对所述目标函数在满足所述暂态电压优化条件的情况下进行优化，得到所述目标函数在最小值时对应的所述目标有功出力变化量。

第二方面，本申请提供一种电网暂态电压稳定装置，包括：

确定模块，用于基于电网线路集合所涉及的所有母线电压，确定所述电网中薄弱区域的待改变潮流线路集合；

建立模块，用于建立目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度矩阵，所述目标线路为所述待改变潮流线路集合中的线路；

生成模块，用于基于所述有功灵敏度矩阵，生成所述电网的暂态电压优化约束条件；

优化模块，用于对基于所述发电厂的有功出力变化量构建的目标函数进行优化，直至所述目标函数满足所述暂态电压优化约束条件，得到所述发电厂的目标有功出力变化量；

调整模块，用于基于所述目标有功出力变化量，调整所述发电厂的有功出力，以使所述电网的暂态电压稳定。

第三方面，本申请提供一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的电网暂态电压稳定方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的电网暂态电压稳定方法。

与现有技术相比，本申请至少具备以下有益效果：

通过基于电网线路集合所涉及的所有母线电压，确定所述电网中薄弱区域的待改变潮流线路集合，从而识别电网的薄弱环节，以更有针对性地进行电压调节；再建立目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度矩阵，所述目标线路为所述待改变潮流线路集合中的线路，以及基于所述有功灵敏度矩阵，生成所述电网的暂态电压优化约束条件，从而以有功灵敏度构建约束条件，考虑发电厂与电网线路之间的有功关系；最后基于暂态电压优化约束条件，对基于所述发电厂的有功出力变化量构建的目标函数进行优化，直至所述目标函数达到最小值，得到所述发电厂的目标有功出力变化量，基于所述目标有功出力变化量，调整所述发电厂的有功出力，以使所述电网的暂态电压稳定，从而保证电压调节后的薄弱区域相连线路上的有功潮流更加均衡，实现利用发电机出力与线路有功功率灵敏度关系改变线路潮流，进而改善电网暂态电压稳定问题。

附图说明

图1为本申请实施例示出的电网暂态电压稳定方法的流程示意图；

图2为本申请实施例示出的电网暂态电压稳定装置的结构示意图；

图3为本申请实施例示出的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种电网暂态电压稳定方法的流程示意图。本申请实施例的电网暂态电压稳定方法可应用于计算机设备，该计算机设备包括但不限于智能手机、笔记本电脑、平板电脑、桌上型计算机、物理服务器和云服务器等设备。如图1所示，本实施例的电网暂态电压稳定方法包括步骤S101至步骤S105，详述如下：

步骤S101，基于电网线路集合所涉及的所有母线电压，确定所述电网中薄弱区域的待改变潮流线路集合。

在本步骤中，母线电压为母线的暂态电压，母线电压越限次数越多，说明母线所连接电网区域的稳定性越差，所以本实施例将越限次数多的母线所连接电网区域作为薄弱区域，以针对电网薄弱环节进行电压调整，提高电网暂态电压稳定性。

在一些实施例中，所述步骤S101，包括：

基于所述电网线路集合所涉及的所有母线的暂态电压波形，统计暂态过程中每条母线的电压越限次数；

将电压越限次数最多的母线所连接的所有线路作为所述待改变潮流线路集合。

在本实施例中，通过指定最低电压等级的方式对电网中关注的线路集合进行枚举，逐一设置三相短路故障，通过仿真获得线路集合所涉及所有母线的暂态电压波形，统计暂态过程中母线电压低于电压阈值(常为0.75pu)的次数；将所有涉及的母线按照暂态电压越限的次数统计后进行排序，越限次数越多说明相应的母线暂态电压稳定性越差，将越限母线汇集的区域作为电网中暂态电压的薄弱区域，选暂态电压薄弱区域中越限次数最多的母线所连的线路集合作为待改变潮流线路集，假设其中的线路数为m。

步骤S102，建立目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度矩阵，所述目标线路为所述待改变潮流线路集合中的线路。

在本步骤中，有功灵敏度矩阵用于表征发电厂的有功出力对目标线路的暂态电压的影响程度，所以可以建立发电厂的有功出力与目标线路的暂态电压之间的有功灵敏度关系，从而建立所有发电厂与所有目标线路之间的有功灵敏度矩阵。

在一些实施例中，所述步骤S102，包括：

基于所述目标线路的有功变化量与所述发电厂的出力调整量，建立所述目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度关系；

基于所述待改变潮流线路集合中的所有目标线路与所述电网所连接的所有发电厂之间的有功灵敏度关系，建立所述有功灵敏度矩阵。

在本实施例中，假设发电厂出力ΔP

进而得到控制的母线集中的各条母线与全网中所有发电厂之间的有功变化量的灵敏度矩阵A：

步骤S103，基于所述有功灵敏度矩阵，生成所述电网的暂态电压优化约束条件。

在本步骤中，考虑发电厂对目标线路的电压影响，因此根据有功灵敏度矩阵建立约束条件，从而改变电网线路潮流，进而提高电网暂态电压稳定性。

在一些实施例中，所述步骤S103，包括：

获取所述目标线路的有功变化量目标值，以及所述发电厂的可调出力变化下限值和可调出力变化上限值；

基于所述有功变化目标值与所述有功灵敏度矩阵，生成目标线路与发电厂之间的有功等式约束条件；

基于所述可调出力变化下限值和所述可调出力变化上限值，生成所述发电厂的有功不等式约束条件，所述电网的暂态电压优化约束条件包括所述有功等式约束条件和所述有功不等式约束条件。

在本实施例中，以同一母线所连线路的潮流有功功率均衡为目的，获得相应的线路集中线路的有功变化量目标值

其中，

利用线路有功变化量目标值

其中，

以全网基础潮流场景下的发电厂出力为基准值取反作为发电厂可调出力变化量的下限ΔP

其中，ΔP

步骤S104，基于暂态电压优化约束条件，对基于所述发电厂的有功出力变化量构建的目标函数进行优化，直至所述目标函数达到最小值，得到所述发电厂的目标有功出力变化量。

在本步骤中，以所述目标函数最小为目标，对所述目标函数在满足所述暂态电压优化条件的情况下进行优化，得到所述目标函数在最小值时对应的所述目标有功出力变化量。

在本实施例中，以全网发电厂有功出力变化量平方和ΔP

步骤S105，基于所述目标有功出力变化量，调整所述发电厂的有功出力，以使所述电网的暂态电压稳定。

在本步骤中，以目标有功出力变化量，调整对应发电厂的有功出力，从而提高电网暂态电压稳定性。

为了执行上述方法实施例对应的电网暂态电压稳定方法，以实现相应的功能和技术效果。参见图2，图2示出了本申请实施例提供的一种电网暂态电压稳定装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，本申请实施例提供的电网暂态电压稳定装置，包括：

确定模块201，用于基于电网线路集合所涉及的所有母线电压，确定所述电网中薄弱区域的待改变潮流线路集合；

建立模块202，用于建立目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度矩阵，所述目标线路为所述待改变潮流线路集合中的线路；

生成模块203，用于基于所述有功灵敏度矩阵，生成所述电网的暂态电压优化约束条件；

优化模块204，用于对基于所述发电厂的有功出力变化量构建的目标函数进行优化，直至所述目标函数满足所述暂态电压优化约束条件，得到所述发电厂的目标有功出力变化量；

调整模块205，用于基于所述目标有功出力变化量，调整所述发电厂的有功出力，以使所述电网的暂态电压稳定。

在一些实施例中，所述确定模块201，具体用于：

基于所述电网线路集合所涉及的所有母线的暂态电压波形，统计暂态过程中每条母线的电压越限次数；

将电压越限次数最多的母线所连接的所有线路作为所述待改变潮流线路集合。

在一些实施例中，所述建立模块202，具体用于：

基于所述目标线路的有功变化量与所述发电厂的出力调整量，建立所述目标线路与所述发电厂之间的有功灵敏度关系；

基于所述待改变潮流线路集合中的所有目标线路与所述电网所连接的所有发电厂之间的有功灵敏度关系，建立所述有功灵敏度矩阵。

在一些实施例中，所述生成模块203，具体用于：

获取所述目标线路的有功变化量目标值，以及所述发电厂的可调出力变化下限值和可调出力变化上限值；

基于所述有功变化目标值与所述有功灵敏度矩阵，生成目标线路与发电厂之间的有功等式约束条件；

基于所述可调出力变化下限值和所述可调出力变化上限值，生成所述发电厂的有功不等式约束条件，所述电网的暂态电压优化约束条件包括所述有功等式约束条件和所述有功不等式约束条件。

在一些实施例中，所述有功等式约束条件表示为：

其中，

在一些实施例中，所述有功不等式约束条件表示为：

其中，ΔP

在一些实施例中，所述优化模块204，具体用于：

以所述目标函数最小为目标，对所述目标函数在满足所述暂态电压优化条件的情况下进行优化，得到所述目标函数在最小值时对应的所述目标有功出力变化量。

上述的电网暂态电压稳定装置可实施上述方法实施例的电网暂态电压稳定方法。上述方法实施例中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。本申请实施例的其余内容可参照上述方法实施例的内容，在本实施例中，不再进行赘述。

图3为本申请一实施例提供的计算机设备的结构示意图。如图3所示，该实施例的计算机设备3包括：至少一个处理器30(图3中仅示出一个)处理器、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述至少一个处理器30上运行的计算机程序32，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述任意方法实施例中的步骤。

所述计算机设备3可以是智能手机、平板电脑、桌上型计算机和云端服务器等计算设备。该计算机设备可包括但不仅限于处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是计算机设备3的举例，并不构成对计算机设备3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器30还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器31在一些实施例中可以是所述计算机设备3的内部存储单元，例如计算机设备3的硬盘或内存。所述存储器31在另一些实施例中也可以是所述计算机设备3的外部存储设备，例如所述计算机设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述计算机设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，可以理解的是，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意的是，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。