一种电网调频调压的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种电网调频调压的控制方法，包括以下步骤：S1、建立电网的线性化的潮流模型和有功功率补偿模型；S2、建立关于有功出力和无功出力的优化模型和约束，以保证电压和频率有功补偿误差在设定的范围内；S3、求解所述优化模型，得到有功出力和无功出力策略；从而协调电网的有功无功出力，有效补偿频率波动及调节电网节点电压。本发明专利技术考虑了电网能源在有功无功出力的灵活性，挖掘了其在协同调节频率和电压的潜力，能够通过协调有功无功出力，有效补偿频率波动及调节网络各节点电压，解决有效调节电网频率和电压的问题，从而保证电网的安全运行。的安全运行。的安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电网调频调压的控制方法


[0001]本专利技术涉及电网控制规划领域，尤其是涉及一种电网调频调压的控制方法。

技术介绍

[0002]目前，随着风能、太阳能等可再生能源的高比例渗透，电网的安全运行和有效控制面临着巨大的挑战。一方面，传统的调压设备缺乏灵活性，无法有效适应当前间歇地、不确定和时变的网络环境。另一方面，可再生能源其固有的间断性和不确定性导致传统的发电端无法将频率稳定在标准范围之内。为此，如何研究一种新型的协调控制方法来调节电网的频率和电压是一个亟待解决的问题。
[0003]目前大多数针对调节频率和电压的控制策略采用“无功调压，有功调频”的独立方法，这忽略了由可再生能源注入而导致配电侧一端电阻/电抗比率相当大的特性。换句话来说，在高比例电阻/电抗的网络系统中，有功调压和无功调频同样也发挥着巨大的作用。因此传统的“无功调压，有功调频”分离控制策略并不足以应对可再生能源高比例渗透的现代电力系统。再者传统基于时间采样和信息传输的控制方法会产生大量的计算和通信成本，进而造成大量网络资源损耗。因此，目前的控制方法具有较大的局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决有效调节电网频率和电压的问题，提供一种电网调频调压的控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种电网调频调压的控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1、建立电网的线性化的潮流模型和有功功率补偿模型；
[0008]S2、基于所述线性化的潮流模型和有功功率补偿模型，建立关于有功出力和无功出力的优化模型和约束，以保证电压和频率有功补偿误差在设定的范围内；
[0009]S3、求解所述优化模型，得到有功出力和无功出力策略；从而协调电网的有功无功出力，有效补偿频率波动及调节电网节点电压。
[0010]在一些实施例中，步骤S3中，通过构造有约束优化问题的拉格朗日函数和KKT条件对所述优化模型进行求解，所述有功出力和无功出力策略包含拉格朗日乘子。
[0011]在一些实施例中，步骤S3包括：设计事件触发条件，使各电网节点在保证收敛性的前提下，非周期地传输拉格朗日乘子，从而有效节约整个网络的通信资源。
[0012]在一些实施例中，设计事件触发条件具体包括：对拉格朗日乘子设计事件触发条件，当电网节点拉格朗日乘子的偏差满足事件触发条件，即达到设计的触发阈值时，所述电网节点将其局部变量传输给邻居电网节点，即更新其事件采样值为局部值；反之则不传输其实时局部值，保持其采样值为上一个满足事件触发条件的时刻的局部值。
[0013]在一些实施例中，所述拉格朗日乘子的偏差包括局部协调变量偏差和基于事件采样的协调变量的偏差。
[0014]在一些实施例中，所述局部协调变量偏差由以下公式表示：
[0015][0016]其中，λ
i
和分别表示在电网节点i局部和事件触发的电压约束拉格朗日乘子，t为采样时刻；
[0017]所述基于事件采样的协调变量的偏差由以下公式表示：
[0018][0019]其中，μ
i
和分别表示在电网节点i局部和事件触发的补偿误差约束拉格朗日乘子。
[0020]在一些实施例中，步骤S2中，所述优化模型由以下公式表达：
[0021][0022]其中，F
P
(p)、F
Q
(q)分别表示有功的需求成本和无功的需求成本，p＝[p1，
…
，p
n
]T
,q＝[q1，
…
，q
n
]T
分别表示各电网节点有功功率的向量和无功功率的向量，Ω表示有功无功可允许的出力范围集合。
[0023]在一些实施例中，所述优化模型的约束由以下公式表达：
[0024][0025][0026]其中，v(p,q)表示电压约束，e
pf
(p,q)表示有功补偿误差约束，v和分别表示电压约束的下界和上界，e和分别表示频率有功补偿误差约束下界和上界。
[0027]在一些实施例中，采用基于重球的加速控制算法对所述拉格朗日乘子进行迭代，以提高收敛速度和平滑有功无功出力。
[0028]本专利技术还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
[0029]本专利技术具有如下有益效果：
[0030]本专利技术考虑了电网能源在有功无功出力的灵活性，挖掘了其在协同调节频率和电压的潜力，通过基于线性化的潮流模型和有功功率补偿模型建立关于有功出力和无功出力的优化模型和约束、求解上述优化模型得到有功出力和无功出力策略的设置，能够通过协调有功无功出力，有效补偿频率波动及调节网络各节点电压，解决有效调节电网频率和电压的问题，从而保证电网的安全运行。
[0031]在一些实施例中，本专利技术通过构造有约束优化问题的拉格朗日函数和KKT条件对优化模型进行求解，并设计事件触发条件，使电网各局部节点在保证收敛性的前提下，非周期地传输拉格朗日乘子，从而有效节约整个网络的通信资源。
[0032]在一些实施例中，本专利技术采用基于重球的加速控制算法对拉格朗日乘子进行迭代，以提高收敛速度和平滑有功无功出力。
[0033]本专利技术实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。
附图说明
[0034]图1是本专利技术实施例中的电网调频调压的控制方法流程图；
[0035]图2是本专利技术实施例中的径向电力网络示意图；
[0036]图3是本专利技术实施例中的电力网络拓扑结构示意图；
[0037]图4是本专利技术实验例中未使用本实施例方法时一天12个小时内TSO在PCC点所给出的频率有功补偿响应曲线图；
[0038]图5是本专利技术实验例中未使用本实施例方法时一天12个小时内主干节点电压曲线图；
[0039]图6是本专利技术实验例中使用本实施例方法后相应的各节点电压补偿误差示意图；
[0040]图7是本专利技术实验例中使用本实施例方法后相应的各节点频率补偿误差示意图；
[0041]图8是本专利技术实验例中控制节点响应电压调节的触发曲线图；
[0042]图9是本专利技术实验例中控制节点频率有功补偿的触发曲线图；
[0043]附图标记说明：
[0044]101
‑
非主干负载节点，102
‑
无功调节器，103
‑
变电站。
具体实施方式
[0045]以下对本专利技术的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。
[0046]目前大多数针对调节频率和电压的控制策略采用“无功调压，有功调频”的独立方法，且目前传统的控制策略收敛速度较慢，可能会影响策略优化程度甚至无法在规定时间内收敛，造成系统的不稳定。再者传统基于时间采样和信息传输的控制方法会产生大量的计算和通信成本，进而造成大量网络资源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网调频调压的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立电网的线性化的潮流模型和有功功率补偿模型；S2、基于所述线性化的潮流模型和有功功率补偿模型，建立关于有功出力和无功出力的优化模型和约束，以保证电压和频率有功补偿误差在设定的范围内；S3、求解所述优化模型，得到有功出力和无功出力策略；从而协调电网的有功无功出力，有效补偿频率波动及调节电网节点电压。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，通过构造有约束优化问题的拉格朗日函数和KKT条件对所述优化模型进行求解，所述有功出力和无功出力策略包含拉格朗日乘子。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：设计事件触发条件，使各电网节点在保证收敛性的前提下，非周期地传输拉格朗日乘子，从而有效节约整个网络的通信资源。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，设计事件触发条件具体包括：对拉格朗日乘子设计事件触发条件，当电网节点拉格朗日乘子的偏差满足事件触发条件，即达到设计的触发阈值时，所述电网节点将其局部变量传输给邻居电网节点，即更新其事件采样值为局部值；反之则不传输其实时局部值，保持其采样值为上一个满足事件触发条件的时刻的局部值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述拉格朗日乘子的偏差包括局部协调变量偏差和基于事件采样的协调变量的偏差。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述局部协调变量偏差由以下公式表示：其中，λ
i
和分别表示在电网节点i局部和事件触发的电压约束拉格朗日乘子，t...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璇，胡传昊，吴秋伟，张江丰，王天宇，郑可轲，张新胜，丁伟聪，陈巍文，华丽云，孙坚栋，蒋薇，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：