提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法技术

本发明专利技术提供一种提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，包括以下步骤：确定影响交直流电网中长期电压稳定的关键故障集合；调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的灵敏度；对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；计算动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型。本发明专利技术为提高多直流落点电网中长期电压稳定水平提供了辅助决策支持，对提高大规模交直流电网中长期电压稳定裕度，建立送、受端之间畅通的电力传输通道，提升交直流输电通道输送能力，改善电网运行的经济性和电能质量，均具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法。
技术介绍
电压稳定问题被国内外学者重视以来，已经发展为多个研究分支，对电压稳定也有了明确合理的定义，经过多年研究努力，电力学者们已经在电压稳定问题的某些领域中取得了丰硕的成果,如对静态电压稳定分析、动态电压稳定中的小干扰电压稳定及暂态电压稳定分析中，都已形成了一套较为完善的研究理论和分析方法，在电力系统调度运行及监测控制等方面都发挥着不可替代的作用。然而目前国内对中长期电压稳定问题的研究尚不够深入，没有形成较为统一的认识，人们对中长期电压失稳机理及过程不能进行详细严谨的分析，因此，研究中长期电压稳定问题具有非常重要的理论意义。电力系统遭受大扰动后，由于负荷的电压灵敏性可能暂时保持电压稳定，然而电力系统中很多影响电压稳定性的元件都存在慢动态动作过程，随着有载调压变压器分接头的换接，以及具有负荷恢复特性的元件功率恢复，经过一个较长的时间过程后，系统仍然存在发生电压崩溃的可能，这就是中长期电压稳定问题，中长期电压稳定分析所研究时域范围为几分钟甚至几十分钟。负荷恢复特性对中长期电压失稳有极大影响，具有恢复特性的元件主要有感应电动机和恒温负荷，同时有载调压变压器分接头换接是造成负荷恢复的重要原因。由于上述3种动态元件的响应时间常数长短不一，从而形成快慢动态结合的中长期电压失稳过程。当前，缺乏有效、快速、适应性强的电压稳定控制方法也是引发大停电事故的重要原因之一。我国虽然未曾发生由电压稳定问题引起的大停电事故，但随着“西电东送，南北互供”电力系统联网格局的形成，负荷中心水平不断增长，大容量远距离输电不断增加，我国电力系统的电压稳定性问题日益突出，发生电压失稳事故的几率也越来越大。由于电压稳定问题具有隐蔽性和突发性，事故期间难以察觉，一旦发生电压崩溃，在我国当前电网实际情况下，势必造成极其巨大的损失。因此，研究提高中长期电压稳定的动态无功备用优化问题，有效防止电压失稳和电压崩溃事故发生，具有重要的理论价值和实际意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，为提高多直流落点电网中长期电压稳定水平提供了辅助决策支持，对提高大规模交直流电网中长期电压稳定裕度，建立送、受端之间畅通的电力传输通道，提升交直流输电通道输送能力，改善电网运行的经济性和电能质量，均具有重大意义。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：确定影响交直流电网中长期电压稳定的关键故障集合；步骤2：调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的灵敏度；步骤3：对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；步骤4：计算动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型。所述步骤1中，对交直流电网进行故障扫描，计算负荷母线i的电压稳定裕度KMVSi，有：其中，ZLi为负荷母线i处的负荷等值阻抗，ZTi为系统戴维南等值阻抗；选取KMVSi最小值为交直流电网的电压稳定裕度，记为KMVSI，根据交直流电网的电压稳定裕度值确定故障的严重情况，得到关键故障，从而得到关键故障集合。所述步骤2中，动态无功补偿设备包括发电机、静止无功补偿器和静止同步补偿器。所述步骤2具体包括以下步骤：步骤2-1：分别调整各动态无功补偿设备的无功出力，并对关键故障再次进行时域仿真；步骤2-2：在中长期时间尺度下，针对某故障l，计算动态无功补偿设备j的灵敏度SIl,j；步骤2-3：在中长期时间尺度下，针对多个故障，计算动态无功补偿设备j的灵敏度SIj。所述步骤2-2中，针对某故障l，动态无功补偿设备j的灵敏度SIl,j表示为：其中，Qj0为动态无功补偿设备j的初始无功出力；ΔQj为调整动态无功补偿设备j的无功功率变化量；ΔQRj为调整动态无功补偿设备j的无功备用变化量；kMVSI,l(Qj0+ΔQj)为调整动态无功补偿设备j的无功出力后，在故障Fl下，交直流电网的负荷裕度值；kMVSI,l(Qj0)为调整动态无功补偿设备j的无功出力前，在故障Fl下，交直流电网的负荷裕度值。所述步骤2-3中，针对多个故障，动态无功补偿设备j的灵敏度SIj表示为：其中，Nl为关键故障总数。所述步骤3具体包括以下步骤：步骤3-1：根据SIj对m个动态无功补偿设备进行排序，SIj最大值表征该动态无功补偿设备对中长期电压稳定的贡献程度最大，贡献程度大的动态无功补偿设备留出更多无功备用量；步骤3-2：以SIj最大值SImax为基准，归一化处理SIj，计算动态无功补偿设备的权重系数pj，有pj＝SIj/|SImax|。所述步骤4具体包括以下步骤：步骤4-1：计算动态无功补偿设备的备用容量QRM；步骤4-2：以提高QRM作为动态无功备用优化目标，建立动态无功备用优化模型；步骤4-3：采用遗传算法求解该动态无功备用优化模型。所述步骤4-1中，动态无功补偿设备的备用容量QRM表示为：其中，Qgjmax为中长期电压稳定中动态无功补偿设备j的无功出力上限，Qgj为动态无功补偿设备j的当前无功出力。所述步骤4-2中，动态无功备用优化模型的目标函数为：动态无功备用优化模型的约束条件包括潮流方程约束和变量约束；所述变量约束为控制变量约束和状态变量约束；(1)潮流方程约束：在动态无功备用优化模型中，各个节点的有功出力和无功出力都满足以下潮流方程，有：其中，PGi和QGi分别为电力系统中发电机节点的有功出力和无功出力；PLi和QLi分别为负荷节点的有功出力和无功出力；QCi为节点的无功补偿容量；Gir和Bir分别为节点i、r之间的电导和电纳；Vi和Vr分别为节点i、r的电压；δir为节点i、r之间的电压相角差；n为节点总数；Pti(dc)和Qti(dc)分别为直流节点的有功输入和无功输入，分为以下两种情况：1)节点i在整流侧换流母线上，Pti(dc)和Qti(dc)分别表示为：其中，kp为换流器的极数；UdR为整流侧直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：确定影响交直流电网中长期电压稳定的关键故障集合；步骤2：调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的灵敏度；步骤3：对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；步骤4：计算动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型。

【技术特征摘要】
1.提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：确定影响交直流电网中长期电压稳定的关键故障集合；步骤2：调整动态无功补偿设备的无功出力，并计算动态无功补偿设备的灵敏度；步骤3：对m个动态无功补偿设备进行排序，并计算动态无功补偿设备的权重系数；步骤4：计算动态无功补偿设备备用容量，建立动态无功备用优化模型，并求解该动态无功备用优化模型；所述步骤1中，对交直流电网进行故障扫描，计算负荷母线i的电压稳定裕度KMVSi，有：其中，ZLi为负荷母线i处的负荷等值阻抗，ZTi为系统戴维南等值阻抗；选取KMVSi最小值为交直流电网的电压稳定裕度，记为KMVSI，根据交直流电网的电压稳定裕度值确定故障的严重情况，得到关键故障，从而得到关键故障集合。2.根据权利要求1所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤2中，动态无功补偿设备包括发电机、静止无功补偿器和静止同步补偿器。3.根据权利要求1所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：步骤2-1：分别调整各动态无功补偿设备的无功出力，并对关键故障再次进行时域仿真；步骤2-2：在中长期时间尺度下，针对某故障l，计算动态无功补偿设备j的灵敏度SIl,j；步骤2-3：在中长期时间尺度下，针对多个故障，计算动态无功补偿设备j的灵敏度SIj。4.根据权利要求3所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤2-2中，针对某故障l，动态无功补偿设备j的灵敏度SIl,j表示为：其中，Qj0为动态无功补偿设备j的初始无功出力；ΔQj为调整动态无功补偿设备j的无功功率变化量；ΔQRj为调整动态无功补偿设备j的无功备用变化量；kMVSI,l(Qj0+ΔQj)为调整动态无功补偿设备j的无功出力后，在故障l下，交直流电网的负荷裕度值；kMVSI,l(Qj0)为调整动态无功补偿设备j的无功出力前，在故障l下，交直流电网的负荷裕度值。5.根据权利要求3所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤2-3中，针对多个故障，动态无功补偿设备j的灵敏度SIj表示为：其中，Nl为关键故障总数。6.根据权利要求3所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下步骤：步骤3-1：根据SIj对m个动态无功补偿设备进行排序，SIj最大值表征该动态无功补偿设备对中长期电压稳定的贡献程度最大，贡献程度大的动态无功补偿设备留出更多无功备用量；步骤3-2：以SIj最大值SImax为基准，归一化处理SIj，计算动态无功补偿设备的权重系数pj，有pj＝SIj/|SImax|。7.根据权利要求1所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤4具体包括以下步骤：步骤4-1：计算动态无功补偿设备的备用容量QRM；步骤4-2：以提高QRM作为动态无功备用优化目标，建立动态无功备用优化模型；步骤4-3：采用遗传算法求解该动态无功备用优化模型。8.根据权利要求7所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤4-1中，动态无功补偿设备的备用容量QRM表示为：其中，Qgjmax为中长期电压稳定中动态无功补偿设备j的无功出力上限，Qgj为动态无功补偿设备j的当前无功出力。9.根据权利要求7所述的提高交直流电网中长期电压稳定的动态无功备用优化方法，其特征在于：所述步骤4-2中，动态无功备用优化模型的目标函数为：动态无功备用优化模型的约束条件包括潮流方程约束和变量约束；所述变量约束为控制变量约束和状态变量约束；(1)潮流方程约束：在动态无功备用优化模型中，各个节点的有功出力和无功出力都满足以下潮流方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，张健，刘丽平，刘明松，林伟芳，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11