一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法技术

本发明专利技术属于电力系统自动电压控制技术领域，公开一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，包括：在预设控制周期T来临时，获取变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束条件

An automatic voltage control method considering the voltage limit of large power grid stability control

【技术实现步骤摘要】
一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法
本专利技术属于电力系统自动电压控制
，特别涉及一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法。
技术介绍
自动电压控制(以下简称AVC，AutomaticVoltageControl)系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用电网实时运行数据，从电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。AVC系统以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环地进行电压的实时优化控制，实现了无功电压协调控制方案的在线生成、实时下发、闭环自动控制等一整套分析、决策、控制，以及再分析，再决策、再控制的无功电压实时追踪控制问题，能够有效地克服传统的电网无功电压控制手段存在的不足，提高电网安全稳定经济运行的水平。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。该方法采用基于“软分区”的三级自动电压控制架构，实现大电网的自动电压控制。其中：三级控制为全局无功优化计算，充分考虑各种可调节的无功手段，通过最优潮流计算给出全网协调的母线电压优化控制目标；二级控制为分区解耦的控制策略计算：将电网自动划分为解耦的各个分区，每个分区内选择若干中枢母线，对每个分区分别计算分区内各种无功资源的控制策略，以追随三级控制给出的区内的中枢母线优化目标；一级控制为厂站端的就地控制，执行AVC主站给出的电压或无功控制指令。目前在省调AVC系统中，二级电压控制以分区为对象，周期计算每个分区中的电厂控制策略。郭庆来，孙宏斌，张伯明在《协调二级电压控制的研究》(电力系统自动化，2005年12月，V29N23，pp.19-24)中提出了一种协调二级电压控制(CSVC)模型，该模型在优先考虑中枢母线电压偏差最小的前提下，利用多余的控制自由度保证本区域发电机运行在无功裕度更大、出力更均衡的状态。孙宏斌，张伯明，相年德在《准稳态的灵敏度分析方法》(中国电机工程学报，1999年4月V19N4，pp.9-13)中提出了准稳态灵敏度方法，与常规的静态的灵敏度分析方法不同，准稳态灵敏度方法考虑了电力系统准稳态的物理响应，计及系统控制前后新旧稳态间的总变化，有效提高了灵敏度分析的精度。该方法基于电力系统的PQ解耦模型，当发电机安装有自动电压调节器(AVR)时，可认为该发电机节点为PV节点；而当发电机装有自动无功功率调节(AQR)或自动功率因数调节(APFR)时，可认为该发电机节点与普通负荷节点相同均为PQ节点。此外，将负荷电压静特性考虑成节点电压的一次或二次曲线。这样所建立的潮流模型就自然地将这些准稳态的物理响应加以考虑，从而基于潮流模型计算出的灵敏度即为准稳态的灵敏度。传统的变电站电压控制，只能依靠变电站的无功资源进行调节，并且传统的协调二级电压控制模型(CSVC)中仅考虑二级电压控制分区的中枢母线和电厂控制母线，而没有考虑变电站的母线的调压需求，因此与电厂电气连接紧密的变电站的无功电压的调节就不能利用电厂的无功资源。
技术实现思路
本专利技术针对现有的变电站电压控制只能依靠变电站的无功资源进行调节，且传统的协调二级电压控制模型未考虑变电站的母线的调压需求的问题，提出一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，该方法可以提高电网电压稳定性和电压质量。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，包括：步骤1：在预设控制周期T来临时，获取变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束条件为变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束下限，为变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束上限；步骤2：根据电网的拓扑关系，得出与变电站S电气连接邻近的电厂，并得出该电厂所属的二级电压控制分区Z；步骤3：根据大电网最优潮流计算得出所述分区Z的中枢母线Bp的电压优化设定值步骤4：根据所述约束条件所述分区Z的中枢母线Bp的电压优化设定值及所述分区Z的中枢母线Bp的电压当前值Vp构建二级电压控制模型，根据二级电压控制模型产生自动电压控制策略，对所述分区Z内的各电厂发电机电压进行自动控制。进一步地，在所述步骤1之前，还包括：为变电站S设置安全约束母线Bs，为变电站S中的安全约束母线Bs的电压设定约束条件进一步地，所述二级电压控制模型为优化的CSVC模型。进一步地，所述步骤4包括：步骤4.1：判断所述分区Z的中枢母线Bp的电压当前值Vp是否越限，若否，则按照以下方式构建第一优化的CSVC模型：目标函数1：约束条件：其中，ΔQg为控制发电机无功出力的调节量；Wp和Wq为权重系数，两者均属于[0.1,1)；α为增益系数，α∈[0.1,1)；Cg为中枢母线无功电压灵敏度矩阵；||Θg||2为无功裕度向量集；C0-C4为优化的CSVC模型的约束条件；Cvg为高压侧母线无功电压灵敏度矩阵；VH为控制母线的当前电压；Qg为控制发电机当前无功出力；Vs为安全约束母线Bs的当前电压；和分别表示中枢母线电压下限和中枢母线电压上限；和分别表示控制发电机无功下限和无功上限；和分别表示控制母线的电压下限、电压上限和允许的单步最大调整量；Csg为安全约束母线的母线无功电压灵敏度矩阵；若是，则判断中枢母线和安全约束母线电压调节的方向是否相同；步骤4.2：若所述Vp越限，且中枢母线和安全约束母线电压调节的方向相反，则判断Vp是否为越上限，若是则按照以下方式构建第二优化的CSVC模型：目标函数2：约束条件：安全约束母线Bs的电压调节目标：若所述Vp越限，且中枢母线和安全约束母线电压调节的方向相反，且Vp为越下限，则按照以下方式构建第三优化的CSVC模型：目标函数2：约束条件：安全约束母线Bs的电压调节目标：步骤4.3：若所述Vp越限，且中枢母线和安全约束母线电压调节的方向相同，则判断Vp是否为越上限，若是则按照以下方式构建第四优化的CSVC模型：目标函数3：约束条件：安全约束母线Bs的电压调节目标：若所述Vp越限，且中枢母线和安全约束母线电压调节的方向相同，且Vp为越上限，则按照以下方式构建第五优化的CSVC模型：目标函数3：约束条件：安全约束母线Bs的电压调节目标：步骤4.4：根据所述步骤4.1至步骤4.3的优化的CSVC模型产生自动电压控制策略，对所述分区Z内的各电厂发电机电压进行自动控制。进一步地，所述中枢母线为所述分区Z的中枢变电站的高压侧母线，所述控制母线为所述分区Z中的与各电厂发电机相连的高压侧母线，所述安全约束母线Bs为变电站S中的一条高压侧母线。进一步地，在所述步骤4之后，还包括：在下一个控制周期T到来时，转步骤1，开始新一轮控制的计算。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术在传统的协调二级电压控制模型(CSVC)中考虑了变电站的安全约束母线，在该母线的不同电压越限情况下，构建优化的CSVC模型来达到利用电厂的无功资源对变电站电压进行调节的目的。根据这种调节不仅可以使电压调节，并且可以使电厂以及变电站的无功平衡分配，避免无功的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，其特征在于，包括：步骤1：在预设控制周期T来临时，获取变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束条件[Vs

【技术特征摘要】
1.一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，其特征在于，包括：步骤1：在预设控制周期T来临时，获取变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束条件[Vsmin,Vsmax]，Vsmin为变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束下限，Vsmax为变电站S中的安全约束母线Bs的电压约束上限；步骤2：根据电网的拓扑关系，得出与变电站S电气连接邻近的电厂，并得出该电厂所属的二级电压控制分区Z；步骤3：根据大电网最优潮流计算得出所述分区Z的中枢母线Bp的电压优化设定值步骤4：根据所述约束条件[Vsmin,Vsmax]、所述分区Z的中枢母线Bp的电压优化设定值及所述分区Z的中枢母线Bp的电压当前值Vp构建二级电压控制模型，根据二级电压控制模型产生自动电压控制策略，对所述分区Z内的各电厂发电机电压进行自动控制。2.根据权利要求1所述的一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，其特征在于，在所述步骤1之前，还包括：为变电站S设置安全约束母线Bs，为变电站S中的安全约束母线Bs的电压设定约束条件[Vsmin,Vsmax]。3.根据权利要求1所述的一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，其特征在于，所述二级电压控制模型为优化的CSVC模型。4.根据权利要求3所述的一种考虑大电网稳定控制电压限值的自动电压控制方法，其特征在于，所述步骤4包括：步骤4.1：判断所述分区Z的中枢母线Bp的电压当前值Vp是否越限，若否，则按照以下方式构建第一优化的CSVC模型：目标函数1：约束条件：其中，ΔQg为控制发电机无功出力的调节量；Wp和Wq为权重系数，两者均属于[0.1,1)；α为增益系数，α∈[0.1,1)；Cg为中枢母线无功电压灵敏度矩阵；||Θg||2为无功裕度向量集；C0-C4为优化的CSVC模型的约束条件；Cvg为高压侧母线无功电压灵敏度矩阵；VH为控制母线的当前电压；Qg为控制发电机当前无功出力；Vs为安全约束母线Bs的当前电压；和分别表示中枢母线电...

【专利技术属性】
技术研发人员：代飞，汤磊，韩保军，王丹，杨宵，吕颖，秦军伟，李岩，鲁华永，李朝晖，李柱华，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司，
类型：发明
国别省市：河南,41