外網等值網絡邊界電壓無功支撐充裕性計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統靜態等值方法領域，具體設及互聯電網外網等值網絡邊界電 壓無功支撐充裕性計算方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電能需求的日益增長，為了資源的合理配置，現代電力系統已發展成各子網 緊密互聯復雜的大系統，各子網之間的相互作用及影響也進一步增強。在各內網進行穩態 分析決策時有必要考慮與之緊密相連的相鄰子網（外網）的影響。為了保證互聯電網的無功 優化計算的準確性很有必要考慮外網對內網的影響。但是由于外網數據量龐大，不易在線 計算及儲存，所W可W將外網等值成為具有規模小、數據少、易維護和不設密的等值網絡， 進而再進行無功優化計算。但是由于商業機密或技術問題，難W獲取全網實時同步數據，針 對此情況，可W采用通過內網的量測信息估計外網等值參數的非拓撲法進行等值，不同的 網絡結構W及不同的運行方式下的互聯電網靜態分析各有特點，為了保證電力系統靜態分 析的有效性，選擇合適的外網等值方法顯得至關重要。
[0003] 現有互聯電網實際靜態分析中，很多情況直接將外部等值為簡單掛等值機，即將 夕F網等值為邊界節點處的PV節點或者PQ節點。PV節點即認為外網能提供內網充足的電壓無 功支撐能力，PQ節點即認為外網不能提供內網任何的電壓無功支撐能力，而實際外網對內 網的電壓無功支撐能力的計算方法現有方法還沒有。運種方法非常簡單，但可能帶來很大 的誤差甚至錯誤。采用PV或者PQ等值方法主要的缺點是不能正確反映外網對內網的電壓無 功支撐能力，在電力系統靜態分析中帶來誤差甚至錯誤。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是針對還沒有外網對內網的電壓無功支撐能力計算方法，提出一種 外網等值網絡邊界電壓無功支撐充裕性計算方法，該計算方法基于考慮元件全面性的外網 等值方法，計算實際外網對內網邊界節點處的電壓無功支撐能力，然后判斷實際電力系統 中的掛等值機節點是否正確，如果外網具有充足的電壓無功支撐能力則認為PV等值也是有 效的；如果外網不具備充足的電壓無功支撐能力則認為只有考慮元件全面性的外網等值方 法有效。
[000引實現本發明目的之技術方案是：外網等值網絡邊界電壓無功支撐充裕性計算方 法，利用計算機，通過程序，先輸入PMU量測邊界節點處所需斷面的電壓、功率W及最大最小 的運行方式下等值網絡參數數據。再根據基于PMU量測的多端口外網等值方法建立模型，求 解外網等值參數，根據外網等值參數進行外網的無功優化，計算外網等值網絡邊界電壓無 功支撐能力，然后依據無功電力支撐能力選擇有效的等值方法。所述方法的具體步驟如下：
[0006] 1)確定m時刻數
[0007] 依據內外網相連的端口數確定求解等值網絡參數所需的PMU時刻數。
[0008] 2mn>n2+6n (1)
[0009] 式中n為內外網相連的端口數，m為待求的PMU采樣時刻數。
[0010] 2)輸入現慢數據
[0011]輸入m個時刻各邊界節點處PMU的電壓量測值巧=[巧，巧，…，巧]和m個時刻各邊 界節點向內網注入的等效電流量測值=[/;'，夢，…，擇]。其中i = l，2,...，n，n為內外網相 連的端口數，t = ti，t2，. . .，tm，t為PMU采樣時刻，m為總的PMU采樣時刻數。1?和《均有m個 測量值。
[001引3)建立等值網絡測量方程
[0013] 根據第2)步輸入的電壓量測量與等效量測量，建立等值網絡的量測方程/;: (X)和 爲(.乂)。
[0016] 乂'; 與/Ii(X)分別表示t時刻第i個邊界節點處量測方程的實部與虛部。X =
[Ei, Re , Ei, Im, Zi, Re , Zi, Im, ZdJ, Re , ZdJ, Im, Sli ,Re, Sli, Im,Bi] , i - 1,2, ... ,11, J - 1,2, ... ,11, J X 為待求的等值網絡參數矩陣，i代表第i個邊界節點，j代表第j個邊界節點，n為內外網相連 的端口數。其中Ei,Re和Ei,Im分別為第i個邊界節點處所對應等值虛擬發電機節點電壓實部與 虛部，Zi,Re和Zi,Im分別為第i個邊界節點處所對應等值支路的電阻和電抗，Zu,Re和Z化Im分別 為第i個邊界節點與第j個邊界節點之間等值支路的電阻和電抗，Sli,Re和Sli,Im分別為第i個 邊界節點處的負荷對應的等值電流的實部和虛部，Bi為第i個邊界節點處對應的對地支路。 和巧化分別為第i個邊界節點的電壓實部和虛部，上式t表示第t個時刻，O'Ue和UU。分 別為第i個邊界節點的電壓實部和虛部。Ii,Re和Ii,Im分別為第i個邊界節點處負荷等值電流 打 與邊界節點向內網注入的等效電流之和的實部和虛部。Ct和e分別代表了 11 的實部和虛 ..!=1，巧.( n 部，Tl和y分別代表了 n而的實部和虛部，其中Zu為邊界節點i與邊界節點j之間的等值 阻抗，Zik為邊界節點i與邊界節點k之間的等值阻抗，k= 1,2,... ,n，k辛i,j。
[0017] W上參數可W詳見附圖1。
[0018] 4)建立等值參數約束方程
[0019] 公式(4)表示為輸入的最大運行方式下等值網絡的等值參數向量Xmax。：
[0020] Xmaxo [Ei ,max。，民i ,max。，Xi ,max。，民ij ,max。，Xi j，max。，Pli ,max。，Qli ,max。，Bi ,max。] ( 4 )
[0021] 公式(5)表示為輸入的最小運行方式下的等值網絡的等值參數向量Xmin。：
[0022] Xmino - [Ei ,min。，Ri ,min。, Xi ,min。，Ri j ,min。，Xi j, min。，PlI ,min。，QlI ,min。，Bi ,min。] ( 5 )
[0023] 依據最大最小運行方式等值參數建立公式(6)-(13)的等值參數約束方程：
[0024] Bi'mino ^ Bi ^ Bi,max。 （6)
[0025] Ri,maxo ^ Zi,Re ^ Ri,mino (7)
[0026] Xi,maxoUi,Im' <Xi,min。 （8)
[0027] Rij.maxo < Zij.Re' < Rij.mino (9)
[0028] Xij,maxo<Zij,Im' <Xij,mino (10)
[0029] PLi,mino ^ Sli,Re ^ Pli.maxo ( 11 )
[0030] QLi,mino < SLi,Im' < QLi,max。 （12)
(13)
[0032] 其中Bi,min。和Bi,max。分別為最小運行方式下和最大運行方式下第i個邊界節點所對 應的等值對地支路，Bi'為待求的第i個邊界節點處對應的對地支路。Ri,min。和Ri,max。分別為 最小運行方式下和最大運行方式下第i個邊界節點所對應等值支路的電阻，Zi,Re'為當前待 求的第i個邊界節點處對應等值支路的電阻。Xi,min。和Xi,max。分別為最小運行方式下和最大 運行方式下第i個邊界節點所對應等值支路的電抗，Zi,Im'為當前待求的第i個邊界節點處 對應等值支路的電抗。3化。1。。和1?11。3、。分別為最小運行方式下和最大運行方式下第1個邊界 節點與第j個邊界節點之間等值支路的電阻，Zu,Re'為當前待求的第i個邊界節點與第j個邊 界節點之間等值支路的電阻。Xu,min。和Xu,max。分別為最小運行方式下和最大運行方式下第i 個邊界節點與第j個邊界節點之間等值支路的電抗，Zu,Im'為當前待求的第i個邊界節點與 第j個邊界節點之間等值支路的電抗。Ei,min和Ei,max分別為最小運行方式下和最大運行方式 下第i個邊界節點處所對應等值虛擬發電機節點電壓，Ei,Re'和Ei,Im'分別為待求的第i個邊 界節點處所對應等值虛擬發電機節點電壓實部和虛部。Pli,min。和Pli,max。分別為最小運行方 式下和最大運行方式下第i個邊界節點處的負荷有功功率，化1,min。和化1,max。分別為最小運行 方式下和最大運行方式下第i個邊界節點處的負荷無功功率，Sli,Re'和Sli,Im'分別為待求的 第i個邊界節點處的負荷對應的等值負荷的有功功率和無功功率。
[0033] 5)建立等值網絡的優化模型