母线暂态电压稳定性评估方法、系统、介质及计算设备

技术领域

本发明涉及一种母线暂态电压稳定性评估方法、系统、介质及计算设备，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

故障或扰动会导致互联的两区域电网之间发生功角振荡。在功角振荡过程中，两区域联络线各点电压也会随之波动。联络线上同一点的电压幅值随着功角摆开幅度的增大而降低。在实际运行中，当系统发生故障或扰动后，经常发生两互联区域功角振荡但并没有发生失步，然而两区域之间联络线所接负荷母线却发生暂态电压失稳的问题。由于功角振荡几个周期之后很快恢复稳定，所以负荷母线发生暂态电压失稳具有突发性和隐蔽性。虽然刚开始只是局部负荷母线发生暂态电压失稳，但是如果不及时针对失稳母线采取相应的紧急控制措施，往往会演化为多种失稳形态交织的大范围失稳问题，大大增加了分析和控制的难度，从而造成更大的负荷损失。

随着大区互联电网规模的日益扩大，我国电网结构日趋复杂，更容易发生故障或扰动引起的区域间功角振荡。当互联的两个区域相对较远时，需要通过中间的枢纽变电站向两区域之间的负荷供电。因此，经枢纽变电站互联的两个区域电网发生功角相对振荡时，通过枢纽变电站供电的配网负荷母线容易发生暂态电压失稳。目前，我国判断负荷母线暂态电压失稳的方法依然沿用工程经验判据，即通过电压跌落门槛值和持续时间的二元表来判断暂态电压稳定性。我国《电力系统安全稳定导则》(GB 38755-2019)将暂态电压稳定的判据阐述为：在电力系统受到扰动后的暂态或者动态过程中，负荷母线电压能够恢复到规定的运行电压水平以上。该判据是在没有准确的暂态电压稳定判别方法时采用的一种权宜之计，很大程度上取决于以往的计算及运行经验。另外，运用现有方法评估暂态电压失稳往往需要考察从故障开始后的10s以内的电压响应情况，对于实际电网来说，这种方法只适用于离线计算分析，不适用于紧急控制。

因此传统的母线暂态电压稳定性评估已不适应电网的发展，现在急需一种新的母线暂态电压稳定性评估方法。

发明内容

本发明提供了一种母线暂态电压稳定性评估方法、系统、介质及计算设备，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

母线暂态电压稳定性评估方法，包括：

在两区域发生功角振荡期间，将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算各采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度；其中，配网母线连接枢纽变电站母线；

若T

确定功角振荡的起始时刻和结束时刻的过程为，

对两区域母线的电压相角进行实时采样，计算采样时刻两区域母线电压相角差的变化量；

若前一采样时刻变化量的绝对值等于0、且当前采用时刻变化量的绝对值大于0，则当前采样时刻为功角振荡的起始时刻；

若前一采样时刻变化量的绝对值大于0、且当前采用时刻变化量的绝对值等于0，则当前采样时刻为功角振荡的结束时刻。

计算采样时刻两区域母线电压相角差的变化量，具体公式为，

其中，a

将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度，具体过程为，

将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算采样时刻配网母线的负荷等值阻抗、以及采样时刻从配网母线看进去的戴维南等值阻抗；

根据负荷等值阻抗、戴维南等值阻抗和配网母线电压相量，计算采样时刻从配网母线看进去的戴维南等值电势；

根据戴维南等值阻抗，计算采样时刻配网母线的戴维南等值阻抗阻抗角；

根据采样时刻配网母线的负荷有功功率和负荷无功功率，计算采样时刻配网母线的负荷功率因数角；

根据负荷母线电压幅值、戴维南等值电势幅值、戴维南等值阻抗阻抗角和负荷功率因数角，计算采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度。

将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算采样时刻配网母线的负荷等值阻抗、以及采样时刻从配网母线看进去的戴维南等值阻抗，具体过程为，

将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，简化电力系统；

根据采样时刻配网母线的负荷有功功率、负荷无功功率和电压幅值，计算采样时刻配网母线的负荷等值阻抗；

根据简化电力系统的网络节点导纳矩阵，计算采样时刻从配网母线看进去的戴维南等值阻抗。

计算采样时刻配网母线的负荷等值阻抗，具体公式为，

其中，t为采样时刻；

计算采样时刻从配网母线看进去的戴维南等值电势，具体公式为，

其中，t为采样时刻；

计算采样时刻配网母线的戴维南等值阻抗阻抗角，具体公式为，

其中，t为采样时刻；ξ

计算采样时刻配网母线的负荷功率因数角，具体公式为，

其中，t为采样时刻；

计算采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度，具体公式为，

其中，t为采样时刻；η

母线暂态电压稳定性评估系统，包括：

暂态电压稳定裕度计算模块：在两区域发生功角振荡期间，将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算各采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度；其中，配网母线连接枢纽变电站母线；

判断模块：若T

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行母线暂态电压稳定性评估方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行母线暂态电压稳定性评估方法的指令。

本发明所达到的有益效果：本发明在两区域发生功角振荡期间，将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算各采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度，根据功角振荡期间配网母线暂态电压稳定裕度正负变化情况，判断出母线是否暂态电压失稳，通过实时跟踪电网运行状态，及时识别出由于功角振荡而发生暂态电压失稳的母线，评估结果能够为紧急控制提供辅助决策，从而能够对发生暂态电压失稳的母线采取有针对性的切负荷措施，既能防止事故进一步扩大，又能最大限度地减少负荷损失，有助于提高电网供电的可靠性和运行的稳定性。

附图说明

图1为拓扑关系图；

图2为简化后的拓扑关系图；

图3为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

母线暂态电压稳定性评估方法，包括以下步骤：

步骤1，在两区域发生功角振荡期间，将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算各采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度；其中，配网母线连接枢纽变电站母线；

步骤2，若T

上述方法主要运用在存在若干如图1所示拓扑关系的电力系统，图中区域A和B通过枢纽变电站连接配网，具体为：配网母线j连接枢纽变电站母线i，枢纽变电站母线i连接两区域母线a

这里通过两区域母线电压相角差的变化量判断是否发生功角振荡，即通过两区域母线电压相角差的变化量确定功角振荡的起始时刻和结束时刻，具体过程如下：

A)对两区域母线的电压相角进行实时采样，计算采样时刻两区域母线电压相角差的变化量；

对两区域母线的电压相角进行实时采样，分别记为

其中，a

B)若前一采样时刻变化量的绝对值等于0、且当前采用时刻变化量的绝对值大于0，则当前采样时刻为功角振荡的起始时刻；若前一采样时刻变化量的绝对值大于0、且当前采用时刻变化量的绝对值等于0，则当前采样时刻为功角振荡的结束时刻；

如果

在两区域发生功角振荡期间，将与两区域母线连接的枢纽变电站母线i视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算采样时刻配网母线j的暂态电压稳定裕度，具体过程为：

11)将与两区域母线连接的枢纽变电站母线i视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，简化电力系统，具体简化图1的拓扑关系，简化后的拓扑关系如图2所示。

12)根据采样时刻配网母线j的负荷有功功率、负荷无功功率和电压幅值，计算采样时刻配网母线j的负荷等值阻抗；

其中，t为采样时刻；

13)根据简化电力系统的网络节点导纳矩阵，计算采样时刻从配网母线j看进去的戴维南等值阻抗；

网络节点导纳矩阵Y

其中，Y

利用三角分解法求解Y

将Y

计算上式可得，

利用三角分解法求得配网母线j处的电压

15)根据负荷等值阻抗、戴维南等值阻抗和配网母线电压相量，计算采样时刻从配网母线j看进去的戴维南等值电势；具体采用的公式如下：

其中，

16)根据戴维南等值阻抗，计算采样时刻配网母线j的戴维南等值阻抗阻抗角；具体采用的公式如下：

其中，ξ

17)根据采样时刻配网母线j的负荷有功功率和负荷无功功率，计算采样时刻配网母线j的负荷功率因数角；具体采用的公式如下：

其中，t为采样时刻；

18)根据配网母线电压幅值、戴维南等值电势幅值、戴维南等值阻抗阻抗角和负荷功率因数角，计算采样时刻配网母线j的暂态电压稳定裕度；具体采用的公式如下：

其中，t为采样时刻；η

其中，

在整个功角振荡期间内，获得各采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度，查看暂态电压稳定裕度的变化，定义暂态电压稳定裕度第一次小于0的时刻为T

以配网母线j为例，上述方法的具体过程如图3所示，包括：

1)确定目标对象并赋予初值：确定电力系统中所有如图1所示的拓扑关系，设配网母线失稳母线集

2)实时计算a

3)若当前时刻(即t时刻)

若

4)计算

5)计算简化电力系统的网络节点导纳矩阵Y

6)计算t时刻从配网母线j看进去的戴维南等值阻抗

7)计算ξ

8)计算t时刻配网母线j的暂态电压稳定裕度η

9)若η

上述方法在两区域发生功角振荡期间，将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算各采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度，根据功角振荡期间配网母线暂态电压稳定裕度正负变化情况，判断出母线是否暂态电压失稳，通过实时跟踪电网运行状态，及时识别出由于功角振荡而发生暂态电压失稳的母线，评估结果能够为紧急控制提供辅助决策，从而能够对发生暂态电压失稳的母线采取有针对性的切负荷措施，既能防止事故进一步扩大，又能最大限度地减少负荷损失，有助于提高电网供电的可靠性和运行的稳定性。

母线暂态电压稳定性评估系统，包括：

暂态电压稳定裕度计算模块：在两区域发生功角振荡期间，将与两区域母线连接的枢纽变电站母线视为电动势幅值随功角振荡变化的电压源，计算各采样时刻配网母线的暂态电压稳定裕度；其中，配网母线连接枢纽变电站母线；

判断模块：若T

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行母线暂态电压稳定性评估方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行母线暂态电压稳定性评估方法的指令。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。