一种含直流的电网发电机调差系数整定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种含直流的电网发电机调差系数整定方法及系统，属于电力系统运行控制技术领域。所述方法包括以下步骤：构建调差系数整定过程中的目标函数，即区域电网中多时段下中枢节点电压标准差指标最小；构建调差系数整定过程中的约束条件，包含潮流约束、控制变量约束和安全约束，其中潮流约束方程中包含发电机节点、交流PQ节点和直流PQ节点；利用粒子群算法对目标函数进行求解，找到一组在满足约束条件下使目标函数取得最小值的一组调差系数，即为发电机调差系数整定值。本发明专利技术可对区域电网内发电机的调差系数进行快速高效的优化，改善电网电压水平。

【技术实现步骤摘要】
一种含直流的电网发电机调差系数整定方法及系统
本专利技术涉及电力系统运行控制
，具体来说，涉及一种含直流的电网发电机调差系数整定方法。
技术介绍
发电机励磁系统的调差系数的大小影响电网安全经济运行，若调差系数过大，当发电机追踪负荷无功变化时，电网运行电压波动较大，从而影响电压质量，增加电网网络损耗和运行风险；若调差系数过小，当电网运行电压微小的变化时，发电机输出更多的无功功率，同时对于并联运行的发电机组将会发生抢无功现象，不利于发电机安全运行。在快速励磁系统中，附加调差对改善系统电压稳定性、改善发电厂间的无功分配、直流双极闭锁故障状态下加快无功调节速度有十分明显的作用。但由于电厂对励磁调差系数的了解不够，且无确定的标准来指导电厂设置励磁调差系数，导致部分电厂的调差系数设置不合理，容易引起发电机组间无功分配不均匀，甚至出现机组间抢无功的现象，对于特高压直流落点附近的机组，如果调差系数设置不合理，故障状态下，无功调节速度将跟不上，不利于电网电压的稳定。有必要开展励磁调差系数对电网的影响以及优化配置的研究，加强电网对电厂励磁调差系数的管理，指导电厂合理配置调差系数，保障电网的稳定。因此需要开展发电机调差系数整定工作，以保证电网的安全经济运行。本专利技术提出一种含直流的电网发电机调差系数整定方法，可对含直流的区域电网内发电机调差系数进行整定。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术存在的上述问题，提供一种含直流的电网发电机调差系数整定方法，并基于这一方法提供一种含直流的电网发电机调差系数整定系统。技术方案：一种含直流的电网发电机调差系数整定方法，包括以下步骤：步骤1、构建调差系数整定过程中的目标函数，即区域电网中多时段下中枢节点电压标准差指标最小；步骤2、列出调差系数整定过程中的约束条件，包含潮流约束、控制变量约束和安全约束，所述潮流约束包含发电机节点约束、交流PQ节点约束和直流PQ节点约束；步骤3、对目标函数进行求解，找到一组在满足约束条件下使目标函数取得最小值的一组调差系数，该组调差系数即为发电机调差系数整定值。在本专利技术的一个实施例中，步骤1具体为：区域电网中变电所母线是无功电压控制的中枢节点，发电机调差系数整定目标是提高中枢节点的电压质量，以多时段下中枢节点电压标准差指标最小为目标函数：式中，i＝1,2,…,k，k为区域电网中枢节点个数；j＝1,2,…,N，N为运行时段数；为第i个中枢节点在第j个运行点的电压；为第i个中枢节点在N个运行点下的电压平均值。在本专利技术的一个实施例中，步骤2具体为：所述潮流约束包括发电机节点约束、交流PQ节点约束和直流PQ节点约束；设系统中共包含n个节点，编号1，…，m为PQ节点，编号m+1，…，n-1为发电机节点，编号n为平衡节点；对于PQ节点，若为纯交流节点，则功率修正方程为：式中，ΔPi、ΔQi分别为节点i的有功功率和无功功率修正量，Pis、Qis分别为节点i注入的有功功率和无功功率；Ui、θi分别为节点i的电压幅值和相角，Uj、θj分别为节点j的电压幅值和相角，θij＝θi-θj；Gij、Bij为节点导纳矩阵元素Yij的实部和虚部；对于PQ节点，若为直流节点，则功率修正方程为：式中，Vdi、Idi分别为直流节点i的电压和注入电流，为节点i的功率因数角；对于发电机节点，修正方程为：式中，βis为发电机节点i的调差系数，Δβi为发电机节点i的调差系数修正量；Uiref为发电机节点i的电压参考值，Qiref为发电机节点i的无功功率参考值；上述修正方程的极坐标形式可表示为：基于上述修正方程，对含发电机节点、交流PQ节点和直流PQ节点的网络进行潮流计算；所述控制变量约束为：控制变量为区域电网内发电机调差系数β，需满足：βmin≤β≤βmax(6)式中，βmax、βmin分别为调差系数上限值和调差系数下限值；所述安全约束为：区域电网内各节点电压安全约束：Umin≤Ui≤Umax(7)式中，Umax、Umin分别为节点电压上限值和节点电压下限值；区域电网内各发电机节点无功功率约束：QGmin≤QG≤QGmax(8)式中，QG为发电机无功出力，QGmin、QGmax分别为发电机无功出力下限和发电机无功出力上限值。在本专利技术的一个实施例中，步骤3进一步为：采用粒子群算法对目标函数进行求解。根据本专利技术的一个方面，提供一种含直流的电网发电机调差系数整定系统，包括：目标函数构建模块，用于构建调差系数整定过程中的目标函数，该目标函数用于表征区域电网中多时段下中枢节点电压标准差指标最小；约束条件构建模块，用于构建调差系数整定过程中的约束条件，所述约束条件包含潮流约束、控制变量约束和安全约束，所述潮流约束包含发电机节点约束、交流PQ节点约束和直流PQ节点约束；目标函数求解模块，用于对对目标函数进行求解，找到一组在满足约束条件下使目标函数取得最小值的一组调差系数，该组调差系数即为发电机调差系数整定值。在本专利技术的一个实施例中，所述目标函数构建模块进一步用于：构建以多时段下中枢节点电压标准差指标最小为目标函数：式中，i＝1,2,…,k，k为区域电网中枢节点个数；j＝1,2,…,N，N为运行时段数；为第i个中枢节点在第j个运行点的电压；为第i个中枢节点在N个运行点下的电压平均值；区域电网中变电所母线是无功电压控制的中枢节点，发电机调差系数整定目标是提高中枢节点的电压质量。在本专利技术的一个实施例中，所述约束条件构建模块进一步包括潮流约束构建子模块、控制变量约束构建子模块和安全约束构建子模块；所述潮流约束构建子模块用于构建发电节点约束、交流PQ节点约束和直流PQ节点约束；其中，发电节点的约束方程为：式中，βis为发电机节点i的调差系数，Δβi为发电机节点i的调差系数修正量；Uiref为发电机节点i的电压参考值，Qiref为发电机节点i的无功功率参考值；直流PQ节点约束方程为：式中，Vdi、Idi分别为直流节点i的电压和注入电流，为节点i的功率因数角；交流PQ节点约束方程为：式中，ΔPi、ΔQi分别为节点i的有功功率和无功功率修正量，Pis、Qis分别为节点i注入的有功功率和无功功率；Ui、θi分别为节点i的电压幅值和相角，Uj、θj分别为节点j的电压幅值和相角，θij＝θi-θj；Gij、Bij为节点导纳矩阵元素Yij的实部和虚部；上述方程的极坐标形式可表示为：基于上述修正方程，对含发电机节点、交流PQ节点和直流PQ节点的网络进行潮流计算；所述控制变量约束为：控制变量为区域电网内发电机调差系数β，需满足：βmin≤β≤βmax，式中，βmax、βmin分别为调差系数上限值和调差系数下限值；所述安全约束为：区域电网内各节点电压安全约束：Umin≤Ui≤Umax，式中，Umax、Umin分别为节点电压上限值和节点电压下限值；区域电网内各发电机节点无功功率约束：QGmin≤QG≤QGmax，式中，QG为发电机无功出力，QGmin、QGmax分别为发电机无功出力下限和发电机无功出力上限值。在本专利技术的一个实施例中，目标函数求解模块用于采用粒子群算法对目标函数进行求解。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本方法可对区域电网内发电机调差系数进行优化，改善电网电压水平；本方法包含了直流节点和交流节点，适用于交直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含直流的电网发电机调差系数整定方法，包括以下步骤：步骤1、构建调差系数整定过程中的目标函数，即区域电网中多时段下中枢节点电压标准差指标最小；步骤2、列出调差系数整定过程中的约束条件，包含潮流约束、控制变量约束和安全约束，所述潮流约束包含发电机节点约束、交流PQ节点约束和直流PQ节点约束；步骤3、对目标函数进行求解，找到一组在满足约束条件下使目标函数取得最小值的一组调差系数，该组调差系数即为发电机调差系数整定值。

【技术特征摘要】
1.一种含直流的电网发电机调差系数整定方法，包括以下步骤：步骤1、构建调差系数整定过程中的目标函数，即区域电网中多时段下中枢节点电压标准差指标最小；步骤2、列出调差系数整定过程中的约束条件，包含潮流约束、控制变量约束和安全约束，所述潮流约束包含发电机节点约束、交流PQ节点约束和直流PQ节点约束；步骤3、对目标函数进行求解，找到一组在满足约束条件下使目标函数取得最小值的一组调差系数，该组调差系数即为发电机调差系数整定值。2.根据权利要求1所述的一种含直流的电网发电机调差系数整定方法，其特征在于，步骤1具体为：区域电网中变电所母线是无功电压控制的中枢节点，发电机调差系数整定目标是提高中枢节点的电压质量，以多时段下中枢节点电压标准差指标最小为目标函数：式中，i＝1,2,…,k，k为区域电网中枢节点个数；j＝1,2,…,N，N为运行时段数；为第i个中枢节点在第j个运行点的电压；为第i个中枢节点在N个运行点下的电压平均值。3.根据权利要求2所述的一种含直流的电网发电机调差系数整定方法，其特征在于，步骤2具体为：所述潮流约束包括发电机节点约束、交流PQ节点约束和直流PQ节点约束；设系统中共包含n个节点，编号1，…，m为PQ节点，编号m+1，…，n-1为发电机节点，编号n为平衡节点；对于PQ节点，若为纯交流节点，则功率修正方程为：式中，ΔPi、ΔQi分别为节点i的有功功率和无功功率修正量，Pis、Qis分别为节点i注入的有功功率和无功功率；Ui、θi分别为节点i的电压幅值和相角，Uj、θj分别为节点j的电压幅值和相角，θij＝θi-θj；Gij、Bij为节点导纳矩阵元素Yij的实部和虚部；对于PQ节点，若为直流节点，则功率修正方程为：式中，Vdi、Idi分别为直流节点i的电压和注入电流，为节点i的功率因数角；对于发电机节点，修正方程为：式中，βis为发电机节点i的调差系数，Δβi为发电机节点i的调差系数修正量；Uiref为发电机节点i的电压参考值，Qiref为发电机节点i的无功功率参考值；上述修正方程的极坐标形式可表示为：基于上述修正方程，对含发电机节点、交流PQ节点和直流PQ节点的网络进行潮流计算，计算过程如下：1)形成节点导纳矩阵Y；2)设置各节点电压初值3)将节点电压初值带入修正方程，求解不平衡量4)利用节点电压初值求解雅克比矩阵中各元素；5)解修正方程，得到各节点电压修正量6)计算各节点电压新值：7)将各节点电压的新值自第三步开始进入下一次迭代，直到ΔP、ΔQ、Δβ满足精度要求，停止迭代；所述控制变量约束为：控制变量为区域电网内发电机调差系数β，需满足：βmin≤β≤βmax(6)式中，βmax、βmin分别为调差系数上限值和调差系数下限值；所述安全约束为：区域电网内各节点电压安全约束：Umin≤Ui≤Umax(7)式中，Umax、Umin分别为节点电压上限值和节点电压下限值；区域电网内各发电机节点无功功率约束：QGmin≤QG≤QGmax(8)式中，QG为发电机无功出力，QGmin、QGmax分别为发电机无功出力下限和发电机无功...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏杭丽，
申请(专利权)人：南京财经大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32