(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111599559.7 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 国电南瑞科技股份有限公司 地址 211106 江苏省南京市江宁区诚信大 道19号 申请人 国网江苏省电力有限公司 　 国电南瑞南京控制系统有限公司 (72)发明人 曹帅　沈凤杰　葛亚明　闫朝阳　 钱威臣　谢丽军　黄曲粲　王潇煜　 童亮　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 董建林 (51)Int.Cl. H02J 3/12(2006.01)H02J 3/06(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/04(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种含新能源电网的静态电压稳定性分析 方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种含新能源电网的静态电 压稳定性分析方法及装置， 所述方法包括基于预 先构建的基于UPFC的静态电压稳定指标计算方 法， 计算新能源入网后的等值线路， 获取修正后 的雅可比矩阵； 对修正后的雅可比矩阵进行奇异 值分解， 获取等值线路雅可比矩阵奇异值的大 小， 用来表 示新能源入网后节 点静态电压稳定极 限点的裕度， 进而确定UPFC最佳安装位置、 容量 与雅可比矩阵最小奇异值之间的灵敏度关系， 本 发明能够合理利用电网中发电设备、 FACTS设备 等可调度资源， 在保证新能源电网安全稳定运行 的同时促进新能源的消纳， 解决大规模新能源并 入电网所带来的静态电压安全 稳定问题， 有利于 提升新能源电网安全稳定性。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 114498652 A 2022.05.13 CN 114498652 A 1.一种含新能源电网的静态电压稳定性分析 方法， 其特 征在于， 包括： 基于预先构建的基于UPFC的静态电压稳定指标计算方法， 计算新能源入网后的等值线 路， 获取修 正后的雅可比矩阵； 对修正后的雅可比矩阵进行奇异值分解， 获取等值线路雅可比矩阵奇异值的大小， 用 来表示新能源入网后节点静态电压稳定极限点的裕度， 进而确定UPFC最佳安装位置、 容量 与雅可比矩阵最小奇异值之间的灵敏度关系。 2.根据权利要求1所述的含新 能源电网的静态电压稳定性分析方法， 其特征在于： 所述 基于UPFC的静态电压稳定指标计算方法的构建， 包括： 基于UPFC的补偿特性以及在线路上的等效模型， 使用等效功率注入法构建UPFC的数学 模型； 构建UPFC等效功率注入模型以及电力系统潮流方程， 将UPFC配置在线路i ‑j的节点i 侧， 对配置UPFC所在线路两端的潮流方程进 行修改， 其他节 点潮流方程保持不变， 在线路P ‑ Q的约束条件下， 构建基于UPFC的静态电压稳定指标计算方法。 3.根据权利要求2所述的含新 能源电网的静态电压稳定性分析方法， 其特征在于： 所述 UPFC是由两个共用直流侧电容的背对背式电压源换流器构成， 其中一个变流器等效成一个 串联电压源UT， 通过变压器串联接入系统， 向系统注入幅值与相角可任意调节的电压， 以此 调节线路潮流； 另外一个变流器通过并联变压器漏抗接入系统， 该换流器通过并联变压器 向系统吸 收或者注入无功 功率， 在装置内可等效成一个串联电流源Ish。 4.根据权利要求3所述的含新 能源电网的静态电压稳定性分析方法， 其特征在于： 在线 路P‑Q的约束条件下， 构建基于UPFC的静态电压稳定指标计算方法， 包括： 在电力系统中， 支路i节点首端电压为Ui,末端节点电压为Uj； R+jX是支路阻抗； Bc是对 地导纳； P和Q分别是支路末端的有功、 无功 功率， 从而得到相应电压方程： 简化为 表示， 将 则a1＝(1‑XBc/2)， b1＝R,a2＝ RBc/2,b2＝X,且 所以有 化简后为： 式中： c2＝2(a1b1+a2b2)； c3＝2(a1b2‑a2b1)； 令 得到ax2+bx+ c＝0,其中 a＝c1, c＝c4(P2+Q2)， 因此: 故节点j电压稳定的条件是Uj有实数解； 系统在正常稳定运行的情况下时， Uj有两个正 实根， 其中较大的根Uj是一个稳定的解， 另外一个较小的根Uj是不稳定的解， 当系统处于临 界稳定时两个根达 到同一个值临界电压 此时Δ＝(b2‑4ac)＝0； 因此 得出： 则曲线上的点 为Qcr和Pcr， 设x＝Q， y＝P则有： Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F＝0权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114498652 A 2此曲线的横纵坐标分别是系统输电线路上的无功功率、 有功功率， (x1,y1)是系统的运 行状态， 因此电压稳定安全 裕度表示 为： 令系统初始(Q0,P0)为(x0,y0)， 系统临界稳定运行功率(Qcr,Pcr)设为(x1,y1)； 代入方程 对x求导得出： 2Ax+By+Bxy'+2Cyy'+D+Ey'＝0， 又由于所求(x1,y1)为到(x0,y0)的最短距离， 所以化简后为： 运用Matlab求 解从(x1,y1)得到(Qeq,Peq)。 5.根据权利要求4所述的含新 能源电网的静态电压稳定性分析方法， 其特征在于： 所述 UPFC装置通过调节线路潮流的方式改善系统静态电压稳定性； 线路末端负荷节点j的电压 稳定值公式如下： LVSIj＝min(dvc1,dvc2……dvcN) 式中： N是系统中以j为节点末端的支路总数。 6.根据权利要求5所述的含新 能源电网的静态电压稳定性分析方法， 其特征在于： 电网 整体电压稳定性的强弱与 节点电压稳定裕度成正比， 以节点为末端的支路处于稳定裕度为 0。 7.根据权利要求6所述的含新 能源电网的静态电压稳定性分析方法， 其特征在于： 将系 统在不同运行状态下的最小节点电压稳定裕度定义为系统最薄弱节点， 此节点安全裕度的 大小能体现系统整体的静态电压稳定性， 公式如下： aVSI＝min(LVSI1,LVSI2……LVSIk) 式中， k是系统中负荷节点的个数； 当系统由于负荷的增长面临节点电压崩 溃的现象 时， 薄弱节点达 到临界运行点的概 率最大。 8.根据权利要求7所述的含新 能源电网的静态电压稳定性分析方法， 其特征在于： 对修 正后的雅可比矩阵进行奇异值分解， 获取等值线路雅可比矩阵奇异值的大小， 用来表示新 能源入网后节点静态电压稳定极限点的裕度， 进而确定UPFC最佳安装位置、 容量与雅可比 矩阵最小奇异值之间的灵敏度关系， 包括： 基于新能源 入网后等 值电路求取修 正后的雅可比矩阵； 对修正后的雅可比矩阵进行奇异值分解， 确定矩阵最小奇异值和其对应的左奇异向量 关系等式， 将所述关系等式两侧对进行求导， 再将求导后的关系等式两侧进行转置并右乘 左奇异向量； 在电压临界稳定处雅可比矩阵奇异对应一个最小奇异值， 利用等值电路雅可比矩阵的 最小奇异值 来表示新能源入网后静态电压稳定裕度； 计算得到UPFC提升静态电压稳定裕度与奇异值灵敏度之间的关系。 9.一种计及UPFC的含新能源电网静态电压稳定性分析装置， 其特 征在于， 包括： 计算单元， 用于基于预先构建的基于UPFC的静态电压稳定指标计算方法， 计算新能源 入网后的等 值线路， 获取修 正后的雅可比矩阵； 获取单元， 用于对修正后的雅可比矩阵进行奇异值分解， 获取等值线路雅可比矩阵奇 异值的大小， 用来表示新能源入网后节点静态电压稳定极限点的裕度， 进而确定UPFC最佳 安装位置、 容 量与雅可比矩阵最小奇异值之间的灵敏度关系。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于： 该程序被处理器权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114498652 A 3