一种基于分区优化的省地协同电压控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于分区优化的省地协同电压控制方法，包括协同控制建模和协同实时控制；协同控制建模基于电网模型云技术，包括省调对220kV变电站低压侧电容器/电抗器无功出力进行直控，与地调联合对220kV变电站中压侧关口无功进行协调控制；该方法将电气距离相近的省调侧发电厂、220kV变电站划分为相同的控制分区，通过求解发电机组、电容器/电抗器以及中压侧广义机组构成的分区优化模型，直接对省地两级电网无功源进行优化分配，提高了控制策略计算的准确性和低压侧电容器/电抗器的响应速度，更好地满足负荷密集型区域电网以及新能源接入地区电网对控制速度的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统控制
，具体涉及一种基于分区优化的省地协同电压 控制方法。
技术介绍
基于无功分层（电压层）分区（供电区）特点，无功电压控制一般采取分层分区 控制体系。省级电网调度机构（简称省调）负责220kV层级电网电压控制，各地区电网调 度机构（简称地调）负责110kV及以下层级电网电压控制，省地两级电网在调度边界处实 现协调控制。目前国内省级电网以及地区电网具有信息局部性，地调辐射状电网节点多、 电压等级低，在省调侧一般不关心其内部细节，比较常见的省调电网模型一般建模到220kV 变电站高压侧，并在220kV主变高压侧处等值为负荷，忽略了 110kV及其以下电网的具体细 节。同理，地调侧也无法获知省调220kV电网的详细结构，一般只建立与辐射电网关系密切 的几个220kV变电站详细模型，而其他220kV电网进行必要等值。 根据省级电网和地区电网信息局部性特点，在省地协调电压控制相关的研究文献 中，《大电网省地协调自动电压控制的研究》（邹根华、郭玉金、姚诸香等，华中电力，2008年， 第21卷第3期，9~11页）以220kV主变高压侧为关口，提出地调上传控制能力、省调通 过全网优化计算协调策略的方法；《双向互动的省地协调电压控制》（王彬、郭庆来、孙宏斌 等，电力系统自动化，第34卷第12期，53~57页）提出双向互动的省地协调模式，选择 220kV变电站变压器高压侧无功作为省调对地调的协调变量，选择220kV侧母线作为省地 协调母线，引入省地协调控制代理，构造分布式协调电压控制多智能体架构。协调代理综合 考虑各代理提出的控制能力约束和控制需求约束，生成协调控制策略，供省、地各级代理执 行。 由于省级电网和地区电网建模的局限性，上述文献均以220kV变压器高压侧为协 调关口，省调无法直接对220kV变电站低压侧电容器/电抗器进行控制决策计算。同时，对 于负荷密集型区域电网以及风电/光伏等新能源接入比例较大的地区电网，电压波动大且 变化速度快，需要快速调节方法对电压波动性进行补偿和平抑。 随着计算机通信技术以及智能电网调度控制技术的发展，电网模型云技术的研究 及应用实现了多级电网模型的统一建模和管理，并可根据应用需求进行电网模型的裁剪， 为本专利技术提供了基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是适应新能源接入以及负荷密集型城市电网对控制速度的要求，基 于云技术提供的省地一体化电网模型，提出。 该方法建立基于分区的省、地调"紧耦合"控制模型，通过二次规划模型直接求解省调侧发 电机、地调侧电容器/电抗器以及中压侧协调控制策略，从而提高省地联合控制的调节速 度。 本专利技术提出的，该方法首先进行离线 的协同控制建模，协同控制建模具体步骤包括： 1)在省调建立220kV变电站详细模型； 与传统的在220kV变电站主变高压侧关口处等值处理不同，本文模型包括变压器 高/中/低三侧绕组、低压侧电容器/电抗器以及高/中/低三侧母线； 2)在地调建立220kV变电站、110kV及以下电网详细模型； 其中110kV及以下电网在下文中简称为110kV子网； 3)省调将220kV主变中压侧绕组定义为110kV广义机组，该广义机组表征地调 110kV子网的无功电压综合调节效果； 4)将电气距离相近的省调侧发电厂、220kV变电站划分为相同的控制分区。 本专利技术提出的，完成省地协同控制模 型离线建模及验证后，启动周期性的实时协同控制。 实时协同控制相关的时间周期包括执行周期Ts、电厂控制周期Tg、电容器控制周 期T。、协调控制周期Td，Tg、T。、Td都是Ts的整数倍。 实时协同控制包括低压侧直控和中压侧协调控制，具体地，省调对220kV变电站 低压侧电容器/电抗器无功出力进行直控，对220kV变电站中压侧关口无功电压与地调进 行协调控制。 进一步地，每个执行周期Ts具体步骤如下： 1)在第η次执行周期开始时，省调AVC、地调AVC从实时数据采集监控（SCADA)获 取发电厂、变电站实时电网潮流状态； 2)地调AVC计算110kV子网内无功调节设备对协调关口的可增无功、可减无功，以 及中压侧电压期望上限、期望下限后，通过省地广域通信网络上传到省调； 3)省调AVC接收地调无功调节能力和电压需求后，更新广义机组无功约束和电压 约束；广义机组无功约束上限:βΓ=β/ +βΓ，无功约束下限=& -W· 4)省调AVC构造基于控制分区的二次规划模型： 上述优化模型中： 控制变量为220kV电厂发电机无功Qg、220kV变电站低压侧电容器/电抗器无功 Q。、110kV子网广义机组无功Qd; 控制目标包括中枢母线当前电压与目标值偏差最小，以及各节点无功出力最小； 约束条件包括中枢母线电压Vp、电厂高压侧母线电压Vh、变电站母线电压V。满足 电压上下限约束，电厂高压侧母线电压\单次调节量小于控制步长约束，发电机无功Qg、电 容器/电抗器无功Q。、广义机组无功％满足出力上下限约束；Cpg为发电机无功出力对中枢母线电压的控制灵敏度，Cp。为电容器无功出力对中 枢母线电压的控制灵敏度，Cpd为广义机组无功出力对中枢母线电压的控制灵敏度；Chg为发 电机无功出力对电厂高压侧母线电压的控制灵敏度，Ch。为电容器无功出力对电厂高压侧母 线电压的控制灵敏度，Chd为广义机组无功出力对电厂高压侧母线电压的控制灵敏度；C。,为 发电机无功出力对变电站高压侧电压的控制灵敏度，为电容器无功出力对变电站高压侧 电压的控制灵敏度，(^为广义机组无功出力对变电站高压侧电压的控制灵敏度；Cdg为发电 机无功出力对广义机组机端电压的控制灵敏度，Cd。为电容器无功出力对广义机组机端电压 的控制灵敏度，Cdd为广义机组无功出力对广义机组机端电压的控制灵敏度； 求解上述二次规划模型，得到发电机无功调节量△Qg、电容器/电抗器无功调节量 AQ。、广义机组无功调节量AQd。 5)计算优化后的控制指令，其中电厂高压侧母线电压指令C ，电 容器/电抗器无功指令=α+广义机组无功指令βΓ=a+Δα; 6)判断是否发令周期； 省调通过电力系统通信网络将控制指令下发到电厂、变电站及地调：如果电厂发 令周期1；到，则下发电厂控制指令；如果变电站电容器/电抗器控制周期Τ。到，则发送电容 器/电抗器控制指令；如果广义机组控制周期1到，则发送广义机组控制指令； 7)电厂控制指令由省调AVC以遥调设定值方式直接下发，电厂侧接收省调控制指 令以1并跟踪执行；8)电容器指令根据变电站遥控配置情况下发，分为如下情形： 省调可对变电站直接遥控：省调AVC对优化后电容器无功调节量和电容器额 定容量cr"进行比较，如果或则下发遥控指令投切电容器； 省调不能对变电站直接遥控：省调AVC将电容器无功调节量Δρ#转发到地 调，由地调AVC对优化后电容器无功调节量Agf和电容器额定容量Of进行比较，如果 Δβ# > 或，则由地调下发遥控指令投切电容器； 9)协调控制指令由省调AVC转发到地调AVC，地调AVC接收到省调AVC指令 后，判断中压侧无功％与的偏差是否大于控制死区，如果大于控制死区，则对本地区进 行无功电压控制。 本专利技术的特点和效果： 本专利技术的主要特点是建立220kV变电站的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分区优化的省地协同电压控制方法，其特征在于：包括如下步骤：首先进行离线的协同控制建模；所述协同控制建模具体步骤包括：1)在省调建立220kV变电站详细模型；2)在地调建立220kV变电站、110kV及以下电网详细模型；其中110kV及以下电网在下文中简称为110kV子网；3)省调将220kV主变中压侧绕组定义为110kV广义机组，该广义机组表征地调110kV子网的无功电压综合调节效果；4)将电气距离相近的省调侧发电厂、220kV变电站划分为相同的控制分区；然后，验证所述协同控制建模；最后，启动周期性的实时协同控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华，高宗和，戴则梅，苏大威，吴海伟，徐春雷，陈建华，杜磊，陆进军，徐陆飞，杨洛，陈天华，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，江苏省电力公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32