一种适应大电网自动电压控制的无功优化方法技术

本发明专利技术提供一种适应大电网自动电压控制的无功优化方法，包括以下步骤：确定支路的电压稳定指标；建立无功优化模型；采用内点法求解无功优化模型。针对电网中存在电压稳定的问题，且由于电压稳定问题的发生通常具有局部性，利用分析支路电压静态稳定指标，通过在优化模型目标函数中有针对性的降低某区域的支路电压稳定指标数值来提高此区域的电压稳定裕度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力自动化
，具体涉及一种适应大电网自动电压控制的无功优化方法。
技术介绍
大电网的自动电压控制的核心是电力系统的无功优化计算。无功优化是最优潮流中的一项典型问题。传统的大电网自动电压控制是在给定的潮流断面下，即系统的网络拓扑和参数、负荷的有功和无功、发电机有功出力认为固定时，在满足系统运行设备投运条件和系统状态参数运行范围的情况下，对发电机机端电压、无功补偿设备投退及可调变压器的档位调节，以此改变系统的无功分布，从而减少系统的网损。目前大规模实际电力系统的无功优化问题，广泛采用的是非线性内点法进行直接求解和通过分区分级控制两种技术路线。分区分级的方法侧重对电网控制的有效性，在电网分析上较弱。由于分区的原因，强行设置区域间控制量和状态量与区域外控制量和状态量之间无直接影响或者弱影响，但是实际中区域间是互联或者互联区域的分属两区域的控制量和状态量也是强相关的，因此，有时并不能保证其控制方向是朝向最优方向调节。非线性内点法侧重对电网的直接优化分析，由于直接带有潮流方程约束，因此产生控制策略也是也是满足潮流方程的。然而由于离散设备的出现和状态估计提供的数据出现偏差较大时会出现求解困难和难以求解的问题，因此，现有技术还需要进行改进。
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适应大电网自动电压控制的无功优化方法，具体采取如下技术方案：本专利技术提供一种适应大电网自动电压控制的无功优化方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：确定支路的电压稳定指标；步骤2：建立无功优化模型；步骤3：采用内点法求解无功优化模型。所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1-1：计算节点i与节点j之间支路ij的电压稳定裕度Lij，将其作为支路ij的电压稳定指标；步骤1-2：判断Lij是否超过门槛值T，若超过将相应支路计入到支路集合M。所述步骤1-1中，节点i与节点j之间支路ij的电压稳定裕度为Lij表示为：Lij=4[1-0.5B(X-R)][Pj(X+R)+Qj(X-R)]Ui2(1+sinδij)---(1)]]>其中，R和X表示支路ij的电阻和电抗，δij表示节点i与节点j的电压相角差，Ui表示节点i的电压幅值，Pj和Qj分别表示节点j的流出有功功率和无功功率；所述步骤2中，无功优化模型包括无功优化目标函数和无功优化约束条件。所述无功优化约束条件包括等式约束和不等式约束；所述等式约束包括潮流等式约束、变压器变比等式约束和容抗器等式约束；所述不等式约束包括节点电压不等式约束、电压松弛量不等式约束和发电机无功出力不等式约束。所述无功优化目标函数表示为：minf(x)=Σ(i,j)∈MGij(Ui2+Uj2-2UiUjcosδij)+ωΣi=1NSi2+ψΣm∈MLijm---(2)]]>其中，f(x)表示无功优化目标函数，M表示支路集合，Ui和Uj分别表示节点i和节点j的电压幅值，Gij表示支路ij的电导，δij表示节点i与节点j的电压相角差，N表示节点集合，m表示电压稳定裕度超过门槛值的支路；Si表示节点i的电压松弛量，表示支路ij的电压稳定裕度，ω表示电压偏移权重，ψ表示电压稳定指标权重。所述等式约束中，有：(1)潮流等式约束表示为：PG,i-PD,i-UiΣUj(Gijcosδij+Bijsinδij)=0i∈NQG,i-QD,i-UiΣUj(Gijsinδij+Bijcosδij)=0i∈N---(3)]]>其中，PG,i和QG,i分别表示节点i处发电机注入有功功率和无功功率，PD,i和QD,i分别表示节点i处发电机有功负荷和无功负荷，Ui和Uj分别表示节点i和节点j的电压幅值，Gij和Bij分别表示支路ij的电导和电纳，N表示节点集合，δij为节点i与节点j的电压相角差，且δij＝θi-θj，其中θi、θj分别为节点i、j的电压相角；(2)变压器变比等式约束表示为：(Tk-Tk,min)(Tk,max-Tk)＝0k∈ST(4)其中，Tk表示第k个变压器的变比，Tk,max和Tk,min分别表示第k个变压器的变比上下限，ST表示变压器集合；(3)容抗器等式约束表示为：(Bh-Bh,min)(Bh,max-Bh)＝0h∈SB(5)其中，Bh表示第h个容抗器的电纳，Bh,max和Bh,min分别表示第h个容抗器的电纳上下限，SB表示容抗器集合。所述不等式约束中，有：(1)节点电压不等式约束表示为：Ui,min+Si≤Ui≤Ui,max-Sii∈N(7)其中，Si表示节点i的电压松弛量，Ui表示节点i的电压幅值，Ui,max和Ui,min分别表示节点i的电压幅值上下限，N表示节点集合；(2)电压松弛量不等式约束表示为：Si≥0i∈N(8)其中，Si表示节点i的电压松弛量，N表示节点集合；(3)发电机无功出力不等式约束表示为：QGi,min≤QG,i≤QGi,maxi∈N(9)其中，QG,i分别表示节点i处发电机注入无功功率，QGi,max和QGi,min分别表示节点i处发电机注入无功功率上下限，N表示节点集合。所述步骤3具体包括以下步骤：步骤3-1：首先将无功优化模型分为离散设备等式约束和连续量优化模型；步骤3-2：连续量优化模型表示为：minf(x)=Σ(i,j)∈MGij(Ui2+Uj2-2UiUjcosδij)+ωΣi=1NSi2+ψΣm∈MLijmΔPi=PG,i-PD,i-UiTk,iΣUj(Gijcosδij+Bijsinδij)=0,i∈NΔQi=QG,i+Bh,iUi2-QD,i-UiTk,iΣUj(Gijsinδij-Bijcosδij)=0,i∈NUi,min+Si≤Ui≤Ui,max-Si,i∈NSi≥0,i∈NQGi,min≤QG,i≤QGi,max,i∈N---(10)]]>其中，f(x)表示无功优化目标函数，M表示支路集合，Ui和Uj分别表示节点i和节点j的电压幅值，Gij表示支路ij的电导，δij表示节点i与节点j的电压相角差，N表示节点集合，m表示电压稳定裕度超过门槛值的支路；Si表示节点i的电压松弛量，表示支路ij的电压稳定裕度，ω表示电压偏移权重，ψ表示电压稳定指标权重，Bh,i表示节点i处第h个容抗器的电纳，Tk,i表示节点i处第k个变压器的变比，ΔPi、ΔQi分别表示节点i处有功偏差和无功偏差；定义向量x＝[QG,1,…,QG,i,…,QG,N,S1,…,Si,…,SN,U1,…,Ui,…,UN,θ1,…,θi,…,θN]T，针对连续量优化模型形成无约束的优化函数L，有：L=f(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：确定支路的电压稳定指标；步骤2：建立无功优化模型；步骤3：采用内点法求解无功优化模型。

【技术特征摘要】
1.一种适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：确定支路的电压稳定指标；步骤2：建立无功优化模型；步骤3：采用内点法求解无功优化模型。2.根据权利要求1所述的适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1-1：计算节点i与节点j之间支路ij的电压稳定裕度Lij，将其作为支路ij的电压稳定指标；步骤1-2：判断Lij是否超过门槛值T，若超过将相应支路计入到支路集合M。3.根据权利要求2所述的适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述步骤1-1中，节点i与节点j之间支路ij的电压稳定裕度为Lij表示为：Lij=4[1-0.5B(X-R)][Pj(X+R)+Qj(X-R)]Ui2(1+sinδij)---(1)]]>其中，R和X表示支路ij的电阻和电抗，δij表示节点i与节点j的电压相角差，Ui表示节点i的电压幅值，Pj和Qj分别表示节点j的流出有功功率和无功功率。4.根据权利要求1所述的适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述步骤2中，无功优化模型包括无功优化目标函数和无功优化约束条件。5.根据权利要求4所述的适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述无功优化约束条件包括等式约束和不等式约束；所述等式约束包括潮流等式约束、变压器变比等式约束和容抗器等式约束；所述不等式约束包括节点电压不等式约束、电压松弛量不等式约束和发电机无功出力不等式约束。6.根据权利要求4所述的适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述无功优化目标函数表示为：minf(x)=Σ(i,j)∈MGij(Ui2+Uj2-2UiUjcosδij)+ωΣi=1NSi2+ψΣm∈MLijm---(2)]]>其中，f(x)表示无功优化目标函数，M表示支路集合，Ui和Uj分别表示节点i和节点j
\t的电压幅值，Gij表示支路ij的电导，δij表示节点i与节点j的电压相角差，N表示节点集合，m表示电压稳定裕度超过门槛值的支路；Si表示节点i的电压松弛量，表示支路ij的电压稳定裕度，ω表示电压偏移权重，ψ表示电压稳定指标权重。7.根据权利要求5所述的适应大电网自动电压控制的无功优化方法，其特征在于：所述等式约束中，有：(1)潮流等式约束表示为：PG,i-PD,i-UiΣUj(Gijcosδij+Bijsinδij)=0i∈NPG,i-PD,i-UiΣUj(Gijsinδij-Bijcosδij)=0i∈N---(3)]]>其中，PG,i和QG,i分别表示节点i处发电机注入有功功率和无功功率，PD,i和QD,i分别表示节点i处发电机有功负荷和无功负荷，Ui和Uj分别表示节点i和节点j的电压幅值，Gij和Bij分别表示支路ij的电导和电纳，N表示节点集合，δij为节点i与节点j的电压相角差，且δij＝θi-θj，其中θi、θj分别为节点i、j的电压相角；(2)变压器变比等式约束表示为：(Tk-Tk,min)(Tk,max-Tk)＝0k∈ST(4)其中，Tk表示第k个变压器的变比，Tk,max和Tk,min分别表示第k个变压器的变比上下限，ST表示变压器集合；(3)容抗器等式约束表示为：(Bh-Bh,min)(Bh,max-Bh)＝0h∈SB(5)其中，Bh表示第h个容抗器的电纳，Bh,max和Bh,min分别表示第h个容抗器的电纳上下限，SB表示容抗器集合。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩巍，丁汀，蒲天骄，王伟，李时光，王子安，
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