基于支路无功潮流介数的电力系统无功耦合度辨识方法
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201610077916.6
申 请 日：20160204
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20160518
公 开 号：CN105591393A
代 理 人：
代理机构：
摘 要：一种基于支路无功潮流介数的电力系统无功耦合度辨识方法,属于电力系统自动化技术领域。本发明利用计算机,通过程序,先输入基本参数,再确定电力系统无功等效无损网络,然后确定电力系统中各输电路径的无功功率,最后确定电力系统中无功耦合度高的区域。本发明具有在电力系统无功耦合度辨识过程中,考虑了系统中线路和变压器支路的影响,运用无功潮流追踪得到的支路无功潮流介数,能准确地反映出各节点在电力系统无功功率传输中所起的作用,能从本质上揭示电力系统的无功耦合程度,能提高辨识电力系统无功耦合程度的有效性和准确性等特点。本发明可广泛应用于电力系统的无功耦合度识别,为电力系统的无功电压控制提供科学依据,从而能更好地改善电力系统的电压质量。
主 权 项：一种基于支路无功潮流介数的电力系统无功耦合度辨识方法,利用计算机,通过程序进行计算,对电力系统无功耦合度进行辨识其特征在于所述方法的具体步骤如下：(1)输入基本参数首先输入电力系统的基本参数；所述电力系统的基本参数包括节点编号、节点类型、节点对应电压等级、各节点的有功功率负荷(Pl)和无功功率负荷(Ql)、与发电机连接的节点的编号、各发电机输出的有功功率(Pg)和无功功率(Qg)、各线路首末端节点编号、线路电阻(R)、线路电抗(X)和线路电纳(B)、各变压器节点编号、变压器变比(KT)、变压器电阻(RT)和变压器电抗(XT)、基准电压(UB)和基准功率(SB)、比例系数(λ)；(2)确定电力系统无功等效无损网络1)第(1)步完成后,运用常规交流潮流计算方法计算所述电力系统的潮流分布,确定系统中各节点的注入无功功率、支路首末端的无功功率、支路的阻抗和对地导纳的无功功率损耗；2)第(2)－1)步完成后,将第(2)－1)步得到的各支路阻抗的无功功率损耗的一半分别与该支路首末端节点对地导纳的无功功率损耗相加得到各支路首末端节点的无功功率损耗；3)第(2)－2)步完成后,将第(2)－1)步得到的等效前的各支路首端无功功率减去第(2)－2)步得到的该支路首端节点的无功功率损耗得到在无功等效无损网络中各支路的首端无功功率；4)第(2)－3)步完成后,将第(2)－1)步得到的等效前各节点的注入无功功率与第(2)－2)步得到的该节点相连支路的无功功率损耗的代数和作为该节点的等效注入无功；5)第(2)－4)步完成后,将第(2)－4)步得到的各节点的等效注入无功为正的节点纳入无功源节点集合G,各节点的等效注入无功功率作为无功源节点输出的无功功率；将第(2)－4)步得到的节点的等效注入无功为负的节点纳入无功负荷节点集合L,节点的等效注入无功功率作为无功负荷节点的无功负荷；通过第(2)－1)步到第(2)－5)步就得到所述电力系统的无功等效无损网络；(3)确定电力系统各输电路径的无功功率1)确定电力系统无功等效无损网络中的输电路径第(2)步完成后,根据第(2)步得到的电力系统无功等效无损网络,确定各无功电源和无功负荷节点对之间的“无功源#荷”节点对的输电路径,其具体步骤如下：①定义任意一个节点n的末端节点集合A为电力系统中连接于该节点n且无功功率从节点n流出的支路末端节点集合；②第(3)－1)－①步完成后,从第(2)步确定的无功源节点集合G中的某一节点出发,搜索其末端节点集合A1,并定义为第1级；再搜索A1中节点的末端节点集合A2,并定义为第2级；然后再搜索A2中节点的末端节点集合A3,并定义为第3级；如此继续搜索下去,直到所有节点的末端节点集合均为空集为止；③第(3)－1)－②步完成后,沿着第(3)－1)－②步的搜索路径,判断第l级的末端节点集合Al中的节点是否为无功负荷节点；当是无功负荷节点时,则从无功源节点到Al的搜索路径中所包含的每一级的节点即为该无功源节点到该无功负荷节点的输电路径；否则,沿着该节点向末端节点方向继续搜索；即重复第(3)－1)－②和第(3)－1)－③的搜索,直至Al中所有节点的末端节点集合为空集为止；通过第(3)－1)－②步和第(3)－1)－③步就确定出所述电力系统的全部“无功源#荷”节点对之间的输电路径,把其中任意一条输电路径m定义为无功源节点和搜索到的所有末端节点构成的集合；2)计算电力系统中各节点的无功功率分配比例因子在(3)－1)步完成后,首先,定义电力系统中任意一个节点n的无功功率分配比例因子为： Kq,n =Qn,LQn,Σ---(1) Kq,nk =QnkQn,Σ---(2)式中：nk为节点n与节点k之间的支路；n和k分别为支路nk的首端节点和末端节点；k∈A；A为节点n的末端节点集合；Kq,n为节点n的无功负荷对应的无功功率分配比例因子；Qn,L为节点n的无功负荷值；Qn,Σ为流入节点n的无功功率总和,即N为集合A的元素总数；Kq,nk为节点n的支路nk对应的无功功率分配比例因子；Qnk为通过支路nk从节点n流向节点k的无功功率值；然后,计算电力系统中任意一个节点n的无功功率分配比例因子,其具体计算步骤如下：①在(3)－1)步完成后,根据第(1)步的电力系统的基本参数和第(2)步中确定的无功负荷Qn,L,并令Qn＝Qn,L；②第(3)－2)－①步完成后,令节点n的末端节点集合A中的位置为h,从h＝1的位置取出元素k；③第(3)－2)－②步完成后,根据第(2)步得到的Qnk,计算流入节点n的无功功率总和Qn＝Qn+Qnk；④第(3)－2)－③步完成后,令h＝h+1,依次取出集合A的下一个位置的元素,返回第(3)－2)－③步,直到遍历完集合A所有元素为止；⑤第(3)－2)－④步完成后,由公式(1)计算节点n的无功负荷对应的无功功率分配比例因子Kq,n；⑥第(3)－2)－⑤步完成后,令h＝1,取出集合A中位置h的元素k；⑦第(3)－2)－⑥步完成后,根据第(2)步得到的Qnk,由公式(2)计算节点n的支路nk对应的无功功率分配比例因子Kq,nk；⑧第(3)－2)－⑦步完成后,令h＝h+1,即依次取出集合A的下一个位置的元素,返回第(3)－2)－⑦步,直到遍历完集合A所有元素为止；通过第(3)－2)－①步到第(3)－2)－⑧步就确定出与节点n相关的无功功率分配比例因子；3)确定电力系统中各输电路径的无功功率第(3)－2)步完成后,首先,定义电力系统中任意一条输电路径的无功功率为输电路径的无功源节点输出无功功率通过该输电路径中每一个节点流到该输电路径的无功负荷节点的无功功率；定义电力系统中任意一条输电路径的无功功率分配比例因子为该输电路径的所有节点的无功功率分配比例因子之积；然后,计算包含M个节点的输电路径m的无功功率分配比例因子,具体步骤如下：①根据第(3)－1)步得到的输电路径m,该输电路径中的无功功率分配比例因子为： Kq,m =[Πi =1M-1Kq,nk(i,i+1)]Kq,t(M)---(3)式中：Kq,m为输电路径m的无功功率分配比例因子；i为输电路径m中节点的位置；n和k为输电路径m中第i个位置和第i+1个位置的节点；为输电路径m中包含节点n的支路nk对应的无功功率分配比例因子；t为输电路径m中的第M个位置对应的节点,为输电路径m中无功负荷节点t的无功负荷对应的无功功率分配比例因子；②第(3)－3)－①步完成后,计算电力系统中输电路径m的无功功率,计算公式为：Qyz,m＝Kq,m×Qy,m####(4)式中：Qyz,m为输电路径m的无功功率值；y和z分别为输电路径m的无功源节点和无功负荷节点；Qy,m为输电路径m的无功源节点y输出的无功功率值；通过第(3)－3)－①步和第(3)－3)－②步就确定出了电力系统中输电路径m的无功功率；(4)确定电力系统中无功耦合度高的区域1)第(3)－3)步完成后,根据第(3)－3)步确定的通过支路的各输电路径的无功功率和第(2)步确定的对应输电路径末端无功负荷计算各支路无功潮流介数,其计算公式为： Bq,nk =Σr∈RΣy∈G,z∈LQnk,yz,r/Qz---(5)式中：Qnk,yz,r为支路nk中“无功源#荷”节点对yz的输电路径r流过的无功功率；R为支路nk的输电路径r流过的无功功率Qnk,yz,r不小于λQz的输电路径集合；λ为比例系数；2)第(4)－1)步完成后,将得到的所述电力系统的各支路无功潮流介数中支路无功潮流介数等于零的支路开断；3)第(4)－2)步完成后,对开断后的电力系统用传统的深度优先算法进行连通性搜索,将搜索到的连通的支路和节点确定为所述电力系统中无功耦合度大的区域。
关 键 词：电力系统;无功;耦合度;辨识;支路;无功功率;耦合;潮流;电力系统自动化技术;无功电压控制;变压器支路;潮流追踪;基本参数;输电路径;无损网络;计算机;传输;应用
法律状态：
IPC专利分类号：H02J3/18