一种稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方法技术

本发明专利技术提供一种稳态条件下提高系统运行经济性的SVC和TCSC协调配置方法。本发明专利技术基于SVC和TCSC的物理等效模型，通过初始潮流计算选择SVC和TCSC的配置地点，建立稳态运行条件下满足系统运行经济性指标的优化数学模型和优化算法模型，最后通过计算优化前后的网损确定了优化后的配置方案。本发明专利技术可运用于电力系统的理论和仿真分析，给出稳态条件下适用于任一电网的SVC和TCSC的协调配置方法，利于电力系统运行分析人员合理安排SVC和TCSC的运行参数，充分发挥FACTS设备改善系统潮流、提高电力系统运行经济性的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力系统领域的配置方法，具体涉及一种稳态条件下SVC和TCSC 的协调配置方法。
技术介绍
电力系统正迈入大系统、超高压远距离输电、跨区域联网的新时代，社会经济的发 展促使电网运行和管理发生变革，安全、稳定、灵活运行需要新的调节手段以提高其可控 性。传统的控制手段是通过机械开关来实现，存在速度慢、不能在短时间内频繁动作等等问 题，制约了潮流控制的灵活性和系统稳定性的提高，不能满足电网的发展需求。随着科学技 术的发展，控制理论、大功率电力电子、计算机信息处理等技术日益完善，为输电控制手段 的改善和发展提供了新的可能。在这种情形下，FACTS应运而生。当前关于FACTS及相关技术 的研究正在世界范围内蓬勃展开，先后提出了大量的FACTS装置。静止无功补偿器(SVC)是 用于无功补偿的FACTS控制装置，将电力电子元件引入传统的静止并联无功补偿装置，从而 实现了补偿的快速和连续平滑调节。可控串联补偿器(TCSC)可以灵活平滑地调整线路阻 抗，不但能补偿线路电抗，提高传输能力，还能抑制低频振荡和次同步谐振，提高系统的静 态和暂态稳定性。 在未来智能电网复杂多变的运行方式下，改善潮流分布、降低网络损耗等等都需 要更加灵活可靠的控制方式。FACTS设备具有快速可靠的调节特性，单个FACTS设备可以快 速改善局部电网的运行状态。将多个FACTS设备结合起来协调控制，则可以对整个电网或电 网中一个区域的运行状态进行快速控制，从而达到控制目标全局/局部优化，控制效果大幅 提升的目的。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种稳态条件下SVC和TCSC 的协调配置方法，基于SVC和TCSC的物理等效模型，通过初始潮流计算选择SVC和TCSC的配 置地点，建立稳态运行条件下满足系统运行经济性指标的优化数学模型和优化算法模型， 最后通过计算优化前后的网损确定了优化后的配置方案。 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稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方法，其改进之处在于，所述方 法包括下述步骤： 步骤A:设定被研究电力系统的SVC和TCSC设备配置方案，计算电力系统的初始潮 流选择配置地点； 步骤B:建立多个SVC和TCSC设备协调配置的数学模型；以电力系统的网损最小为 控制目标，选择SVC和TCSC设备控制器需要优化的参数，SVC选择设备参考电压，TCSC选择可 调节电抗值为优化参数，将一组参数作为数学模型的可行解； 步骤C:根据数学模型对参数进行优化，并计算优化前后电力系统的运行经济性指 标，得到稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方案。 进一步地，所述步骤A包括下述步骤： A-1、在被研究电网进行初始潮流计算，确定节点电压和网络潮流及配置数量。 A-2、在电网中电压低的节点加装静止无功补偿器SVC，在潮流重的线路上装设可 控串联补偿器TCSC，视具体电网和所投设备的数量； 所述静止无功补偿器SVC是通过提高节点的电压来改变输电线路的传输能力，所 述可控串联补偿器TCSC是直接参与补偿线路串联电抗来提高线路传输功率;把二者结合起 来，并入到电力系统的节点导纳矩阵为： 其中：γ、γ'分别为引入SVC和TCSC前后网络的节点导纳阵，i、j表示安装SVC和TCSC 装置相关节点(在潮流方程中雅克比矩阵的阶数不会发生改变，因此只需要修改安装有SVC 和TCSC节点和支路的对应节点导纳即可）；弓丨入SVC和TCSC装置后节点功率平衡方程为式中：PGi，QGi，PLi，Q Li--发电机i的有功、无功功率和各支路ij上的有功、无功功 率； Vi, Bi--节点i的电压幅值和相角； Gij,Bij--引入FACTS装置后系统节点导纳矩阵Y的对应元素； N一一节点总数。 进一步地，所述步骤B包括下述步骤： B-I、以电力系统的网损最小为控制目标，即minf (u)，f (u)为电力系统的网损，u为 控制量，g卩SVC和TCSC控制器需要优化的参数，SVC选择设备参考电压，TCSC选择可调节电抗 值为优化参数，将一组参数作为数学模型的可行解； B-2、将多个SVC和TCSC设备协调配置的控制量为设备的参考量，不改变设备的运 行参数； 设电力系统中有η个静止无功补偿器SVC，控制量为多个节点静止无功补偿器SVC 的参考电压，m个TCSC，控制量为多台可控串联补偿器TCSC的电抗值，数学模型如下所示： 式中，u为控制向量，Us(U)为控制量的容许集，包括SVC的参考电压约束和TCSC的 补偿电抗值约束； 约束条件包括：1)公式(2)和（3)的等式约束，表示控制后电力系统运行在可行域 内，满足潮流约束；，X为状态向量，um(X)为状态量的容许集，包括发电机出力的约束、 线路有功和无功功率约束、节点电压幅值和相角的约束； 控制的性能指标为：式中，Su为SVC对监测点的灵敏度，R为控制量加 权对角矩阵;J(U)为控制的性能指标，能够反映出不同控制点和控制量的控制效果； 结合控制目标和性能指标，形成控制策略的增广函数： 稳态条件下以提高电力系统运行经济性为目标的潮流优化的目的是通过求解一 组最优解满足增广函数的要求。 进一步地，所述步骤C包括下述步骤： C-1、米用粒子群优化算法对参数进行优化，式S = {Χι，X2，…，Xi，…，Xk}，Χι，X2，…， X1，…，Xk表粒子群，其中k表示组优化算法的解，粒子群即是k个解组成的解空间，寻优计算 从初始的粒子群开始； 其中:Xi = (Xii，Xi2，…，XiD)为一组解;将Xi代入目标函数，计算适应值;用Pi = (Pu， Pi2,…，PiD)表不第i个粒子自身搜索到的最优位置，用Pbesti表不;gbest表种群搜索到的最优 值;每个粒子速度变量用式Vi = (Vil，Vi2,…，ViD)表，其中Vil，Vi2,…，ViD表示第i个粒子的速 度；按下式对粒子群的位置进行更新优化： vid(t+l)= ω Xvid(t)+ciXriX (pid(t)-Xid(t))+C2Xr2X (pgd(t)-Xid(t)) (4) Xid(t+l)=Xid(t)+Vid(t+l) (5) 式中，ci、C2为两个加速常量，取值为2;ri、r2为均匀分布在之间的两个随机 数；ω为惯性因子，取值决定解空间的搜索范围； C-2、计算得到的个体最优粒子即为最优解，每次迭代后得到一组最优解，通过计 算该组解的网损，得到网损最低的一组解，即SVC和TCSC的一组控制量，结合步骤A中SVC和 TCSC的配置地点和数量，得到稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方案。 与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有的优异效果是： 本专利技术基于SVC和TCSC的物理等效模型，通过初始潮流计算选择SVC和TCSC的配置 地点，建立稳态运行条件下满足系统运行经济性指标的优化数学模型和优化算法模型，最 后通过计算优化前后的网损确定了优化后的配置方案。本专利技术可运用于电力系统的理论和 仿真分析，给出稳态条件下适用于任一电网的SVC和TCSC的协调配置方法，利于电力系统运 行分析人员合理安排SVC和TCSC的运行参数，充分发挥FACTS设备改善系统潮流、提高提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤A：设定被研究电力系统的SVC和TCSC设备配置方案，计算电力系统的初始潮流选择配置地点；步骤B：建立多个SVC和TCSC设备协调配置的数学模型；以电力系统的网损最小为控制目标，选择SVC和TCSC设备控制器需要优化的参数，SVC选择设备参考电压，TCSC选择可调节电抗值为优化参数，将一组参数作为数学模型的可行解；步骤C：根据数学模型对参数进行优化，并计算优化前后电力系统的运行经济性指标，得到稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王安斯，易俊，张健，赵兵，罗煦之，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11