一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法技术

本发明专利技术公开了一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法。在受端电网暂态电压稳定控制方面，基于无法量化评估暂态电压稳定裕度的指标进行无功优化，难以有效改善系统的暂态电压稳定性。本发明专利技术采用的技术方案为：首先，由广域同步相量测量装置获取受端电网暂态电压数据，计算暂态电压评估指标，并据此选定候选无功补偿节点与候选控制电厂；之后，计算补偿灵敏度与调参灵敏度并确定最终的无功补偿节点与调参控制电厂；构建暂态电压优化控制问题的约束方程与目标函数；最后，借助粒子群优化算法求解无功补偿容量变化量及各电厂调参幅度。本发明专利技术可对受端电网的暂态电压控制问题提供优化解决方案，有助于更为有效地稳定控制电力系统电压。稳定控制电力系统电压。稳定控制电力系统电压。

【技术实现步骤摘要】
一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统运行控制领域，尤其是一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法。

技术介绍

[0002]在我国的能源资源与负荷需求逆向分布的特点下，以特高压直流工程为典型的远距离、大容量输电工程规模持续增长。然而，对于受端系统而言，随着用电负荷的日益加重，区外来电置换了大量的本地机组，使得受端本地的动态无功电源匮乏，电压支撑能力较弱；另一方面，受端电网机组被置换也降低了受端系统的等值惯量，使得系统抗扰动能力大大减弱。当受端电力系统发生较严重故障时，本地电源无法满足所需无功，且缺额无功难以通过输电线路远距离输送，致使受端电网发生暂态电压失稳问题。
[0003]在暂态电压稳定性评估方法方面，工程标准中广泛应用一种基于暂态电压低于某一阈值且持续一定时间的失稳判据，但其无法量化评估暂态电压稳定程度，难以有效应用于电力系统暂态电压稳定性控制，而现有的可量化暂态电压指标却缺乏进一步实际应用。
[0004]在针对电网暂态电压稳定问题的控制措施方面，工程中通常采用安装动态无功补偿装置的方法，最为常用且有效的无功装置包括SVC(静止无功补偿器)、SVG(静止无功发生器)及同步调相机等。此外，发电机组作为电网中主要的无功电源，其强励能力对于电网的电压支撑而言尤为关键，但受制于设备承受能力其提升范围有限。尽管如此，优化发电机励磁控制仍可有效缓解受端电网在故障后无功支撑的压力，提升网络的暂态电压稳定性。发电机励磁优化与动态无功补偿均可有效提升受端电网暂态稳定性，但目前尚缺乏一种将二者协调进行的优化控制方法。
[0005]因此，亟需一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法，其首先由PMU(广域同步相量测量单元)获取受端电网各母线的暂态电压数据，计算出暂态电压量化评估指标，并选择暂态电压跌落严重的节点为候选无功补偿节点，选择目标观测母线附近的大规模电厂作为候选控制电厂；之后，根据各暂态电压量化评估指标值，计算各候选无功补偿节点的无功补偿灵敏度并确定较优的无功补偿节点，计算各候选控制电厂的调参灵敏度并确定较优的调参控制电厂；进一步地，根据各无功补偿节点的补偿灵敏度及各调参控制电厂的调参灵敏度构建暂态电压优化控制问题的约束方程；最后，借助粒子群优化算法求解各节点补偿容量及各调参控制电厂机组的励磁参数调节幅度，从而形成完整的暂态电压优化控制方法。
[0007]为此，本专利技术采用的一种技术方案为：一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法，其包括：
[0008]步骤1：取受端电网中的关键母线为目标观测母线，由广域同步相量测量装置获取
关键故障情形下各目标观测母线的暂态电压数据，计算各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值；
[0009]步骤2：根据步骤1中所获取的目标观测母线暂态电压数据，选择相应故障情形下暂态电压跌落严重的节点作为候选无功补偿节点，选择目标观测母线附近大规模的发电厂作为候选控制电厂；
[0010]步骤3：根据步骤1中所得的各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值，计算各候选无功补偿节点的无功补偿灵敏度，将所得无功补偿灵敏度按由大到小排序并选择总体排序至少前二的节点确定为最终的无功补偿节点；
[0011]步骤4：根据步骤1中所得的各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值，计算各候选控制电厂的调参灵敏度，将所得调参灵敏度按由大到小排序并选择总体排序至少前二的电厂作为最终的调参控制电厂；
[0012]步骤5：对于步骤3与步骤4中最终确定的无功补偿节点及调参控制电厂，根据各无功补偿节点对于目标观测母线的无功补偿灵敏度及各调参控制电厂对于目标观测母线的调参灵敏度，构建暂态电压优化控制问题的不等式约束，以补偿代价及调参代价最小为目标构建目标函数，从而形成暂态电压优化控制问题的数学描述；
[0013]步骤6：对于步骤5中所形成的暂态电压优化控制问题数学描述，借助粒子群优化算法进行求解，从而确定各无功补偿节点的补偿容量变化量以及各调参控制电厂机组的励磁参数调节幅度。
[0014]进一步地，所述步骤1中，在各电压跌落区间内进行加权积分得到各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值。
[0015]进一步地，所述步骤1中，暂态电压量化评估指标值F的计算公式如下：
[0016][0017]其中，
[0018]其中，Δt
i
表示积分计算中的时间元；N表示积分计算所取时间元的个数；M表示所设电压跌落区间的个数；K
j
表示不同电压跌落程度对应的权重；g
j
(V[t
i
])为各电压区间的范围定位变量；V[t
i
]表示t
i
时刻的电压数值；V
j
表示第j个电压跌落区间的电压阈值，V
j+1
表示第(j+1)个电压跌落区间的电压阈值；V
N
表示母线的额定电压。
[0019]暂态电压量化评估指标值F量化评估了相应母线的暂态电压跌落程度，指标值越大则表示母线暂态电压稳定性越差；当指标值F>1时表示母线暂态电压失稳，指标值F＝1则表示母线暂态电压临界稳定。
[0020]对于不同的电压跌落程度赋予不同的权重，跌落程度越严重则权重越大。
[0021]进一步地，所述步骤3中，在各候选无功补偿节点安装小容量无功装置，通过目标观测母线的暂态电压量化评估指标值的变化计算无功补偿灵敏度。
[0022]进一步地，所述步骤3中，无功补偿灵敏度的计算公式为：
[0023][0024]其中，h
ij
表示无功补偿节点i对于目标观测母线j的无功补偿灵敏度；F
j0
和F
j
分别表示补偿前后目标观测母线j的暂态电压评估指标值；ΔQ
i
表示无功补偿节点i的补偿容量变化量。
[0025]无功补偿灵敏度值越大，表明相应的无功补偿对目标母线暂态电压稳定性的改善效果越好。
[0026]进一步地，所述步骤4中，基于目标观测母线的暂态电压量化评估指标，调节各候选控制电厂中各机组的励磁控制环节V
RMAX
参数，通过目标观测母线的暂态电压量化评估指标值的变化计算调参灵敏度。
[0027]所述步骤4中，调参灵敏度的计算公式为：
[0028][0029]其中，s
mj
表示控制电厂m对于目标观测母线j的调参灵敏度；F
j0
和F
j
分别表示补偿前后目标观测母线j的暂态电压量化评估指标值；Δx
m
表示控制电厂m中各机组的励磁参数调节幅度。
[0030]调参灵敏度值越大，表明相应的控制电厂调参对目标母线暂态电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法，其特征在于，包括：步骤1：取受端电网中的关键母线为目标观测母线，由广域同步相量测量装置获取关键故障情形下各目标观测母线的暂态电压数据，计算各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值；步骤2：根据步骤1中所获取的目标观测母线暂态电压数据，选择相应故障情形下暂态电压跌落严重的节点作为候选无功补偿节点，选择目标观测母线附近大规模的发电厂作为候选控制电厂；步骤3：根据步骤1中所得的各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值，计算各候选无功补偿节点的无功补偿灵敏度，将所得无功补偿灵敏度按由大到小排序并选择总体排序至少前二的节点确定为最终的无功补偿节点；步骤4：根据步骤1中所得的各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值，计算各候选控制电厂的调参灵敏度，将所得调参灵敏度按由大到小排序并选择总体排序至少前二的电厂作为最终的调参控制电厂；步骤5：对于步骤3与步骤4中最终确定的无功补偿节点及调参控制电厂，根据各无功补偿节点对于目标观测母线的无功补偿灵敏度及各调参控制电厂对于目标观测母线的调参灵敏度，构建暂态电压优化控制问题的不等式约束，以补偿代价及调参代价最小为目标构建目标函数，从而形成暂态电压优化控制问题的数学描述；步骤6：对于步骤5中所形成的暂态电压优化控制问题数学描述，借助粒子群优化算法进行求解，从而确定各无功补偿节点的补偿容量变化量以及各调参控制电厂机组的励磁参数调节幅度。2.根据权利要求1所述的协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法，其特征在于，所述步骤1中，在各电压跌落区间内进行加权积分得到各目标观测母线的暂态电压量化评估指标值。3.根据权利要求2所述的协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法，其特征在于，所述步骤1中，暂态电压量化评估指标值F的计算公式如下：其中，Δt
i
表示积分计算中的时间元；N表示积分计算所取时间元的个数；M表示所设电压跌落区间的个数；K
j
表示不同电压跌落程度对应的权重；g
j
(V[t
i
])为各电压区间的范围定位变量；V[t
i
]表示t
i
时刻的电压数值；V
j
表示第j个电压跌落区间的电压阈值，V
j+1
表示第j+1个电压跌落区间的电压阈值；V
N
表示母线的额定电压；当指标值F>1时表示母线暂态电压失稳，指标值F＝1则表示母线暂态电压临界稳定。4.根据权利要求1所述的协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法，其特征在于，所述步骤3中，在各候选无功补偿节点安装小容量无功装置，通过目标观测母线的暂态电压量化评估指标值的变化计算无功补偿灵敏度。5.根据权利要求4所述的协调发电机励磁与无功补偿的暂态电压稳定控制方法，其特

【专利技术属性】
技术研发人员：熊鸿韬，张建承，张博雄，薛安成，华文，楼伯良，倪秋龙，杨滢，李业成，王嘉伟，孔贺，林进钿，卢嘉华，王子龙，胡明康，汪宗恒，何吉祥，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：