一种基于局部量测向量的节点电压稳定性评估系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电压稳定性评估的技术领域，具体设及一种基于局部量测向量的节点 电压稳定性评估系统及方法。
【背景技术】
[0002] U上世纪20年代开始，电力系统稳定性问题被当作安全运行的重要前提而仔细研 究，但对电力系统电压稳定性的研究却是其中一个发展较慢的分支。直至上世纪70年代末 至80年代初，由于相继出现的W互联电网电压崩溃为特征的电网解列事故，电力系统电压 稳定性开始被人们重视并作为一个专口的方向而进行研究。
[0003] 近几十年来，国内外专家提出了多种电压稳定性分析方法，可W分为静态电压稳 定、动态电压稳定和时域仿真分析方法。静态电压稳定分析方法忽略了系统元件的动态特 性，在当前运行状态下把潮流方程进行线性化后分析计算，实质是把潮流极限等价于稳定 临界点。动态电压稳定分析方法考虑到系统元件的动态特性，从不同的角度来对得到的微 分方程进行处理，最后得到电压动态稳定判别结果。针对于规模庞大的复杂电力系统，所需 建立的方程组阶次过高，难W求解，此时主要使用时域仿真方法来分析问题。该些方法都是 基于电力系统全局的，需要获得系统所有节点的数据，数据量大，因而难W协调计算速度与 计算精度之间的矛盾，大量数据传输的可靠性问题也难W得到保证。静态电压稳定分析方 法由于忽略了系统元件的动态特性，求解速度得到提升，但准确性受到质疑；动态电压稳定 方法考虑到了系统元件的动态特性，求解速度相对较慢，并且各种系统元件的数学模型也 有待发展；时域仿真方法分析结果准确可靠，但是反复求解微分代数方程消耗了大量时间。 因此，电力系统电压稳定性的研究依然处于不断完善之中。
[0004] 电力系统节点的电压稳定性直接并且唯一地体现着整个电力系统的电压稳定趋 势，如果能够快速合理的评估电力系统节电的电压稳定性就可W很好的预防电压失稳事故 的发生。随着基于卫星同步信号的同步向量量测单元（PMU)的出现及应用，获得系统各节 点的实时同步电压向量数据已经成为可能，该为分析系统各节点的电压稳定裕度提供了很 大的方便，也为研究节点电压稳定性提出了新的思路。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提出一种基于局部量测向量的节点电压稳定性评估 系统及方法，W达到基于局部量测的向量数据，更好的实现系统重要节点的电压稳定裕度 实时评估的目的。
[0006] 一种基于局部量测向量的节点电压稳定性评估系统，该系统包括GPS接收装置、 数据采集装置和通信装置，还包括电压稳定评估装置，所述的电压稳定评估装置内部包括 节点数量初始器、等效计算器、综合计算器、稳定极限计算器和结果输出器，其中，
[0007] 节点数量初始器：用于根据与目标节点相连的非负荷支路条数，设定直接节点数 量初始值；
[000引等效计算器；用于根据各条非负荷支路的直接节点的各相电压幅值和各相电压相 角、目标节点的各相电压幅值和各相电压相角、目标节点与直接节点之间线路的对地充电 电容等效电纳、目标节点与直接节点之间线路的阻抗，通过将各条非负荷支路中目标节点 与直接节点之间的线路等效为n形等效电路，构建各条非负荷支路的各相等效电压向量 与等效负荷阻抗之间的关系；再将获得的各非负荷支路的各相等效电压向量与等效负荷阻 抗之间的关系分解为实部和虚部，并将等效电压向量的电压相角为变量，等效电压向量的 电压幅值、等效负荷阻抗的幅值和相角为不变量作为设定条件，进一步构建各条非负荷支 路的各相实部等效电压与实部等效负荷阻抗之间的关系、各条非负荷支路的各相虚部等效 电压与虚部等效负荷阻抗之间的关系、各条非负荷支路的各相实部等效电压和虚部等效电 压之间的关系；将采集的连续多组数据代入上述=个关系中，获得各非负荷支路的各相等 效电压向量和等效负荷阻抗；
[0009] 综合计算器；用于对等效处理后的各条非负荷支路进行整体化简，获得各相戴维 南整体等效电路；
[0010] 稳定极限计算器；用于根据目标节点的各相电压幅值和负荷支路各相电流幅值， 获得各相负荷阻抗；根据戴维南等效电路的各相电压向量、戴维南等效电路的各相等效阻 抗和各相目标节点电压向量，获得各相传输功率极限，进而获得各相目标节点向负荷支路 传输的最大有功功率和各相目标节点向负荷支路传输的最大无功功率；根据目标节点向负 荷支路传输的各相最大有功功率和目标节点负荷支路实际传输的各相有功功率值，获得目 标节点的各相有功稳定评估值，并根据目标节点向负荷支路传输的各相最大无功功率和目 标节点负荷支路实际传输的各相无功功率值，获得目标节点的各相无功稳定评估值；选取 目标节点的各相有功稳定评估值和目标节点的各相无功稳定评估值中最小值，作为目标节 点各相电压稳定评估值，并发送至结果输出器；
[0011] 结果输出器；用于输出目标节点每相电压稳定评估值。
[0012] 采用基于局部量测向量的节点电压稳定性评估系统进行的评估方法，包括W下步 骤：
[0013] 步骤1、采用数据采集装置，实时采集电网中各非负荷支路上直接节点的各相电压 幅值和各相电压相角、目标节点的各相电压幅值和各相电压相角、目标节点负荷支路各相 电流幅值、各相电流相角、各相有功功率与各相无功功率传输值；
[0014] 所述的目标节点为；需要进行节点电压稳定性评估的节点，与其相连的支路中需 包含一条纯负荷支路；
[0015] 所述的直接节点为；在与目标节点相连的非负荷支路上，距离目标节点最近的节 占. '?、、，
[0016] 步骤2、采用GI^S接收装置对采集到的数据进行同步处理；
[0017] 步骤3、将同步处理后的数据通过通信装置发送至电压稳定评估装置中进行存储， 并采用节点数量初始器，根据与目标节点相连的非负荷支路条数，设定直接节点数量初始 值；
[0018] 步骤4、采用等效计算器对与目标节点相连的各非负荷支路进行等效处理，具体步 骤如下：
[0019] 步骤4-1、根据某一非负荷支路的直接节点的某相电压幅值和该相电压相角、目标 节点的该相电压幅值和该相电压相角、目标节点与直接节点之间线路的对地充电电容等效 电纳、目标节点与直接节点之间线路的阻抗，通过将该条非负荷支路中目标节点与直接节 点之间的线路等效为n形等效电路，构建该条非负荷支路的该相等效电压向量与等效负 荷阻抗之间的关系；
[0020] 步骤4-2、将获得的上述非负荷支路的上述相等效电压向量与等效负荷阻抗之间 的关系分解为实部和虚部，并将等效电压向量的电压相角为变量，等效电压向量的电压幅 值、等效负荷阻抗的幅值和相角为不变量作为设定条件，进一步构建该条非负荷支路的该 相实部等效电压与实部等效负荷阻抗之间的关系、该条非负荷支路的该相虚部等效电压与 虚部等效负荷阻抗之间的关系、该条非负荷支路的该相实部等效电压和虚部等效电压之间 的关系；
[0021] 步骤4-3、将采集的连续多组数据代入至步骤4-2所构建的S个关系中，获得上述 非负荷支路的等效电压向量和等效负荷阻抗；所述多组数据为；该非负荷支路直接节点的 该相电压向量的实部和虚部、目标节点的该相电压向量的实部和虚部；
[0022] 步骤4-4、反复执行步骤4-1至步骤4-3,直至获得每条非负荷支路的每相等效电 压向量和等效负荷阻抗；
[0023] 步骤5、采用综合计算器，对等效处理后的各条非负荷支路进行整体化简，获得各 相戴维南整体等效电路；
[0024] 步骤6、采用稳定极限计算器计算目标节点各相的负荷阻抗及传输功率极限，具体 步骤如下：
[0025] 步骤6-1、根据目标节点的某相电压幅值和负荷支路该相电流幅值，获得该相负荷 阻抗；
[0026] 步骤6-2、根据戴维南等效电路的该相电压向量、戴维南等效电路的该相等效阻抗 和该相目标节点电压向量，获得该相传输功率极限，进而获得该相目标节点向负荷支路传 输的最大有功功率和该相目标节点向负荷支路传输的最大无功功率；
[0027] 步骤6-3、根据目标节点向负荷支路传输的该相最大有功功率和目标节点负荷支 路实际传输的该相有功功率值，获得目标节点的该相有功稳定评估值，并根据目标节点向 负荷支路传输的该相最大无功功率和目标节点负荷支路实际传输的该相无功功率值，获得 目标节点的该相无功稳定评估值；
[002引步骤6-4、选取目标节点的该相有功稳定评估值和目标节点的该相无功稳定评估 值中最小值，作为目标节点该相电压稳定评估值；
[0029] 步骤6-5、反复执行步骤6-1至步骤6-4,直至获得目标节点每相电压稳定评估 值；
[0030] 步骤7、采用结果输出器输出目标节点每相电压稳定评估值，若目目标节点每相电 压稳定评估值均大于零，则目标节点电压稳定，否则，目标节点的电压失稳，需采取包括切 负荷在内的稳压措施。
[0031] 步骤4-1所述的构建该条非负荷支路的该相等效电压向量与等效负荷阻抗之间 的关系，具体公式如下：
[0032]
【主权项】
1. 一种基于局部量测向量的节点电压稳定性评估系统，该系统包括GPS接收装置、数 据采集装置和通信装置，其特征在于，还包括电压稳定评估装置，所述的电压稳定评估装置 内部包括节点数量初始器、等效计算器、综合计算器、稳定极限计算器和结果输出器，其中， 节点数量初始器：用于根据与目标节点相连的非负荷支路条数，设定直接节点数量初 始值； 等效计算器：用于根据各条非负荷支路的直接节点的各相电压幅值和各相电压相角、 目标节点的各相电压幅值和各相电压相角、目标节点与直接节点之间线路的对地充电电容 等效电纳、目标节点与直接节点之间线路的阻抗，通过将各条非负荷支路中目标节点与直 接节点之间的线路等效为形等效电路，构建各条非负荷支路的各相等效电压向量与等 效负荷阻抗之间的关