一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，包括下述步骤：步骤1：构建支路电压稳定指标；步骤2：对支路电压稳定指标进行改进；步骤3：确定多目标无功优化模型；步骤4：对多目标无功优化模型进行求解；步骤5：针对系统的不同运行工况及运行要求，采用不同的无功优化策略进行无功优化调整。本发明专利技术提出了结合电压稳定性和系统运行经济性的正常运行工况无功优化策略，和以保证系统电压安全性为原则的故障运行情况下的无功设备调节策略。由于使用的电压稳定指标兼具精确性与计算的快速性，因此该方法可应用于大规模的复杂电力系统，并将无功电压控制由单一目标的稳态监控水平提升到多目标的动态监控水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统电压稳定与无功优化控制交叉领域，具体讲涉及一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法。
技术介绍
随着电力系统运行特性的复杂化，对电压稳定及其优化控制提出了更高的要求，不仅要求对电力系统运行状态进行连续的监视，同时还要求快速识别电压稳定薄弱区域并进行优化控制。已有的考虑电压稳定约束的无功优化算法一般是将电压稳定裕度指标加入无功优化的约束条件或目标函数进行求解计算。但得到电压稳定裕度指标需要求取系统的临界电压崩溃点，而对于大规模的复杂电力系统的临界电压崩溃点的计算会因计算规模的增大而变得异常困难，往往难以满足无功优化的时间尺度；同时大型电力系统雅可比矩阵在临界点附近易出现奇异现象，且临界点的计算又依赖于负荷增长方式的设定等问题的存在，这无疑降低了上述方法的工程实用性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，该方法首先提出一种基于WAMS量测的电压稳定指标，该指标兼具精确性与计算快速性，可适应复杂电力系统电压稳定的在线监测与评估；进而通过将该指标加入到无功优化的目标函数中，以实现计及系统电压稳定性的电力系统无功优化控制，提升系统电能质量、保证电压安全与稳定水平的同时有效的降低网损，保证系统的安全、高效和经济运行。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：构建支路电压稳定指标；步骤2：改进支路电压稳定指标；步骤3：确定多目标无功优化模型；步骤4：求解多目标无功优化模型；步骤5：按无功优化策略，无功优化调整电力系统的不同运行工况及运行要求。进一步地，所述步骤1中，支路电压方程如下(1)式所示：U·i=U·j+I·ij(R+jX)---(1);]]>将方程(1)的实部和虚部分别列写如下：(1-BX2)Uj2-UiUjcosδ+PjR+QjX=0---(2);]]>BR2Uj2-UiUjsinδ+PjX+QjR=0---(3);]]>其中，和为Π型支路始端节点和末端节点的电压相量标幺值；为Π型支路始端始端节点流向末端节点的电流相量标幺值；(R+jX)为Π型支路阻抗标幺值；R和X分别为支路电阻和电抗；B/2为Π型支路两端对地电纳标幺值；Pj+jQj为Π型支路末端节点流出的功率标幺值；Pj和Qj分别为Π型支路末端节点的有功功率和无功功率；δ为Π型支路始末端节点之间的电压相角差；由式(2)+(3)得到：(1-B(X-R)2)Uj2-UiUj(cosδ+sinδ)+Pj(X+R)+Qj(X-R)=0---(4);]]>若电力系统电压不发生崩溃，则对电力系统中的每一条支路，关于Uj的二次方程式(4)有解，由Δ>0得静态支路电压稳定指标Lu：Lu=4(1-B(X-R)2)(Pj(X+R)+Qj(X-R))Ui2(1+sin2δ)<1---(5);]]>其中：Lu指标越接近于1，说明支路越接近电压崩溃临界点而越容易导致局部或全局电压失稳。进一步地，所述步骤2中，对支路电压稳定指标的改进包括：由式(4)得：Pj(X+R)+Qj(X-R)=UiUj(sinδ+cosδ)-[1-B(X-R)2]Uj2---(6);]]>将式(6)代入式(5)，并忽略B(X-R)/2项，得到改进的支路电压稳定指标Lupro：Lupro=4[UiUj(sinδ+cosδ)-Uj2]Ui2(1+sin2δ)<1---(7);]]>由Lupro(其大小是大于0小于1的一个数)指标的表达式(7)所示，该指标是仅由PMU量测的支路始末端电压量测信息计算得到的，避免Lu指标计算过程中因支路阻抗及导纳参数辨识不准确而引入的误差(即通过PMU直接量测，得到计算Lupro指标所需要的量测信息：Ui、Uj、δ，再代入Lupro指标的表达式中，即可计算得到Lupro)。进一步地，所述步骤3中，对支路电压稳定指标设定阈值Lm(阈值Lm是凭人工经验的设定的一个定值，系统中各支路的Lupro指标，如果大于Lm，则将该支路的Lupro指标加入到优化的目标函数中。Lm的取值根据电网情况及运行要求的不同而确定)，当电力系统某条支路的电压稳定指标超过阈值Lm时，将其加入到无功优化目标函数中，形成综合协调系统经济性与安全性的多目标无功优化模型；电力系统中所有支路的Lupro指标最大值Lupro.max表征系统的全局电压稳定性：Lupro.max=maxj∈R{Lupro(j)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：构建支路电压稳定指标；步骤2：改进支路电压稳定指标；步骤3：确定多目标无功优化模型；步骤4：求解多目标无功优化模型；步骤5：按无功优化策略，无功优化调整电力系统的不同运行工况及运行要求。

【技术特征摘要】
1.一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，其特征在于，所述方法包括下
述步骤：
步骤1：构建支路电压稳定指标；
步骤2：改进支路电压稳定指标；
步骤3：确定多目标无功优化模型；
步骤4：求解多目标无功优化模型；
步骤5：按无功优化策略，无功优化调整电力系统的不同运行工况及运行要求。
2.如权利要求1所述的电压稳定约束无功优化方法，其特征在于，所述步骤1中，支路
电压方程如下(1)式所示：
U·i=U·j+I·ij(R+jX)---(1);]]>将方程(1)的实部和虚部分别列写如下：
(1-BX2)Uj2-UiUjcosδ+PjR+QjX=0---(2);]]>BR2Uj2-UiUjsimδ+PjX-QjR=0---(3);]]>其中，和为Π型支路始端节点和末端节点的电压相量标幺值；为Π型支路始端始
端节点流向末端节点的电流相量标幺值；(R+jX)为Π型支路阻抗标幺值；R和X分别为支路电
阻和电抗；B/2为Π型支路两端对地电纳标幺值；Pj+jQj为Π型支路末端节点流出的功率标幺
值；Pj和Qj分别为Π型支路末端节点的有功功率和无功功率；δ为Π型支路始末端节点之间的
电压相角差；由式(2)+(3)得到：
(1-B(X-R)2)Uj2-UiUj(cosδ+sinδ)+Pj(X+R)+Qj(X-R)=0---(4);]]>若电力系统电压不发生崩溃，则对电力系统中的每一条支路，关于Uj的二次方程式(4)

【专利技术属性】
技术研发人员：于汀，蒲天骄，张昭，董雷，刘广一，郭小龙，韩巍，刘宝柱，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网新疆电力公司，国网浙江省电力公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11