基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法技术

本发明专利技术涉及电网调度技术领域，公开了一种基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，包括：构建新能源汇集区的电网模型，读取当前采样日期中第采样时刻的电网模型断面；初始化，获取当前采样日期中第采样时刻下第b个变电站的发电趋势；判断当前第s条待监测母线电压是否越限；若越限，则进入母线电压矫正控制模式；若未越限，则进入母线电压优化控制模式；令，重复进行矫正或优化，直至，实现当前采样日期中所有采样时刻对第b个变电站中第s条待监测母线的自动电压控制。本发明专利技术通过对新能源汇集区的不同无功设备统一协调控制，使新能源汇集区保留尽量多的动态无功储备，提高电网的静态电压稳定裕度，提升电网的自动电压控制水平。提升电网的自动电压控制水平。提升电网的自动电压控制水平。

【技术实现步骤摘要】
基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法


[0001]本专利技术涉及电网调度
，尤其是指一种基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法。

技术介绍

[0002]为应对全球气候变化及能源危机，实现低碳化转型已成为当今电力工业发展的趋势，为此中国持续推进产业结构和能源结构调整，逐步构建以新能源为主体的新型电力系统。
[0003]随着新型电力系统高比例新能源的接入和高比例电力电子元件设备的使用，电网调度中电压控制和电压稳定问题日益突出，电网安全稳定运行和新能源消纳受到更大挑战。新能源送端电网配套电源规划以水、光、风、火、储、输等多能互补的方式汇集电力，具有新能源占比大、电源组合方式多、电网运行方式复杂多变等特点。动态无功设备作为动态电压调节设备，不仅可以提高系统暂态电压稳定水平，而且还可以提高系统的静态电压稳定裕度，可以有效解决新能源送端电网中各种类型的电压稳定问题。在电网发生故障等暂态过程中，动态无功设备可以通过自身具有的动态电压调节能力提供强大瞬时无功支撑和短时过载，从而解决变电站和新能源场站的暂态过电压问题；在电网故障过后的稳态过程中，动态无功设备还可以调节稳态电压，降低稳控切机后的稳态过电压问题。
[0004]目前的无功协调控制方法，基于电网当前运行状态，在需要调节电压的时候选取当前可用的无功设备进行控制，具有随机性，且可能过多的使用容抗器设备，增加其动作次数、影响使用寿命；同时为了预留动态无功储备裕度，对利用动态无功设备的时机不好把握，过早投入动态无功设备达不到调节目标，或者尽量少用动态无功设备保持无功储备。以上情况对于新能源汇集区内的无功设备，例如容抗器、动态无功设备、新能源机组，缺乏针对性的统一协调控制。一方面造成动态无功调节能力的浪费，另一方面对容抗器无功设备的使用寿命，即最大动作次数造成影响。
[0005]综上所述，现有的无功控制方法缺乏对新能源汇集区中多种无功设备的统一协调控制方法，存在无功支撑不足，或动态无功调节能力浪费的情况，且会影响容抗器无功设备的使用寿命。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法统一充分进行多种无功设备的协调控制，导致无功控制不准确、影响无功设备使用寿命的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，包括：
[0008]S1：构建新能源汇集区的电网模型，获取需要监测的母线集合，确定第s条待监测母线所属的新能源汇集区中第b个变电站；；S表示电网中需要监测的母线的总数量；；B表示新能源汇集区中变电站的总数量；根据电网模型的拓扑结构，
确定第b个变电站下的共个新能源电厂；初始化采样次数i=0；
[0009]S2：读取当前采样日期中第采样时刻的电网模型断面，获取第s条待监测母线的状态，第b个变电站中的容抗器设备状态、动态无功设备状态与新能源电厂机组状态，以及无功电压灵敏度信息；
[0010]S3：根据第b个变电站下属的个新能源电厂的发电预测信息，获取当前采样日期中第采样时刻下第b个变电站的发电趋势；所述发电趋势包括上升阶段、下降阶段、高峰阶段与低谷阶段；
[0011]S4：根据所述第s条待监测母线的状态，获取第s条待监测母线的电压采样值，与预设电压上限值、预设电压下限值进行比较，判断当前第s条待监测母线电压是否越限；
[0012]S5：若电压采样值不大于预设电压下限值，或不小于预设电压上限值，则判断当前第s条待监测母线电压越限，进入第b个变电站母线电压矫正控制模式，包括：若发电趋势为上升阶段或下降阶段，则选取并调节目标容抗器设备来消除第s条待监测母线电压越限；若发电趋势为高峰阶段或低谷阶段，则选取并调节目标动态无功设备来消除第s条待监测母线电压越限；若电压采样值大于预设电压下限值，且小于预设电压上限值，则判断当前第s条待监测母线电压未越限，进入第b个变电站母线电压优化控制模式，包括：若发电趋势为上升阶段或下降阶段，则选取并调节目标容抗器设备来实现待监测母线电压优化目标；若发电趋势为高峰阶段或低谷阶段，且存在新能源电厂机组有调节能力，则选取并调节目标新能源电厂机组来实现待监测母线电压优化目标；若新能源电厂机组的调节能力用尽，则选取并调节目标动态无功设备来实现待监测母线电压优化目标；
[0013]S6：令i=i+1，重复步骤S2至S5，直至，表示一个采样日期中的采样时刻总数量，实现当前采样日期中所有采样时刻下对新能源汇集区第b个变电站中第s条待监测母线的自动电压控制。
[0014]具体地，在步骤S2中包括：
[0015]读取当前采样日期中第采样时刻的电网模型断面，获取第s条待监测母线的状态，第b个变电站的容抗器设备状态、动态无功设备状态与新能源电厂机组状态，以及无功电压灵敏度信息；
[0016]电网模型断面表示为：；
[0017]其中，下标为m表示是电网日期为时对应的状态；下标i表示是当前日期中第时刻对应的状态；当初始化i=0，表示当前日期中第0：00采样时刻对应的状态；
[0018]表示第时刻需要监视的第s条母线的初始状态信息，表达式为：
[0019]；
[0020]其中，表示第s条需要监视的第b个变电站母线在第时刻的状态；，表示第时刻第b个变电站中第s条待监测母线的电压采样值，与分别表示第时刻第b个变电站中第s条待监测母线的预设电压下限值与预设电压上限值，表示第时刻第b个变
电站中第s条待监测母线的电压优化值；表示第s条需要监视的新能源汇集区新能源电厂母线在第时刻的状态；
[0021]表示第时刻容抗器设备的初始状态信息，表示为：
[0022]；
[0023]其中，表示第r个容抗器开关在第时刻的运行状态，表示第r个容抗器在第时刻的无功采样值，表示第r个容抗器的额定容量；r表示电网中容抗器设备的序号，；R表示电网中容抗器设备的总数量；
[0024]表示第时刻动态无功设备的初始状态信息，表示为：
[0025]；
[0026]其中，表示第t个动态无功设备在第时刻的无功采样值，表示第t个动态无功设备的无功下限值，表示第t个动态无功设备的无功上限值，表示第t个动态无功设备的无功储备设定值；t表示电网中动态无功设备的序号，；T表示电网中动态无功设备的总数量；
[0027]表示第时刻新能源电厂机组的初始状态信息，表示为：
[0028]；
[0029]其中，表示第g个新能源电厂机组在第时刻的有功信息，表示第g个新能源电厂机组在第时刻的无功信息；g表示电网中新能源电厂机组的序号，；G表示电网中新能源电厂机组的总数量；，表示第g个新能源电厂机组在第时刻的无功采样值，表示第g个新能源电厂机组的无功下限值，表示第g个新能源电厂机组的无功上限值；
[0030]表示第时刻的无功电压灵敏度信息，表示为：；
[0031]其中，表示新能源电厂机组对新能源电厂母线电压的灵敏度；表示新能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，其特征在于，包括：S1：构建新能源汇集区的电网模型，获取需要监测的母线集合，确定第s条待监测母线所属的新能源汇集区中第b个变电站；s=1,2，
…
，S；S表示电网中需要监测的母线的总数量；b=1，
…
，B；B表示新能源汇集区中变电站的总数量；根据电网模型的拓扑结构，确定第b个变电站下的共个新能源电厂；初始化采样次数i=0；S2：读取当前采样日期中第采样时刻的电网模型断面，获取第s条待监测母线的状态，第b个变电站中的容抗器设备状态、动态无功设备状态与新能源电厂机组状态，以及无功电压灵敏度信息；S3：根据第b个变电站下属的个新能源电厂的发电预测信息，获取当前采样日期中第采样时刻下第b个变电站的发电趋势；所述发电趋势包括上升阶段、下降阶段、高峰阶段与低谷阶段；S4：根据所述第s条待监测母线的状态，获取第s条待监测母线的电压采样值，与预设电压上限值、预设电压下限值进行比较，判断当前第s条待监测母线电压是否越限；S5：若电压采样值不大于预设电压下限值，或不小于预设电压上限值，则判断当前第s条待监测母线电压越限，进入第b个变电站母线电压矫正控制模式，包括：若发电趋势为上升阶段或下降阶段，则选取并调节目标容抗器设备来消除第s条待监测母线电压越限；若发电趋势为高峰阶段或低谷阶段，则选取并调节目标动态无功设备来消除第s条待监测母线电压越限；若电压采样值大于预设电压下限值，且小于预设电压上限值，则判断当前第s条待监测母线电压未越限，进入第b个变电站母线电压优化控制模式，包括：若发电趋势为上升阶段或下降阶段，则选取并调节目标容抗器设备来实现待监测母线电压优化目标；若发电趋势为高峰阶段或低谷阶段，且存在新能源电厂机组有调节能力，则选取并调节目标新能源电厂机组来实现待监测母线电压优化目标；若新能源电厂机组的调节能力用尽，则选取并调节目标动态无功设备来实现待监测母线电压优化目标；S6：令i=i+1，重复步骤S2至S5，直至，表示一个采样日期中的采样时刻总数量，实现当前采样日期中所有采样时刻下对新能源汇集区第b个变电站中第s条待监测母线的自动电压控制。2.根据权利要求1所述的基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，其特征在于，在步骤S2中包括：读取当前采样日期中第采样时刻的电网模型断面，获取第s条待监测母线的状态，第b个变电站的容抗器设备状态、动态无功设备状态与新能源电厂机组状态，以及无功电压灵敏度信息；电网模型断面表示为：；其中，下标为m表示是电网日期为时对应的状态；下标i表示是当前日期中第时刻对应的状态；当初始化i=0，表示当前日期中第0:00采样时刻对应的状态；表示第时刻需要监视的第s条母线的初始状态信息，表达式为：；其中，表示第s条需要监视的第b个变电站母线在第时刻的状态；
，表示第时刻第b个变电站中第s条待监测母线的电压采样值，与分别表示第时刻第b个变电站中第s条待监测母线的预设电压下限值与预设电压上限值，表示第时刻第b个变电站中第s条待监测母线的电压优化值；表示第s条需要监视的新能源汇集区新能源电厂母线在第时刻的状态；表示第时刻容抗器设备的初始状态信息，表示为：；其中，表示第r个容抗器开关在第时刻的运行状态，表示第r个容抗器在第时刻的无功采样值，表示第r个容抗器的额定容量；r表示电网中容抗器设备的序号，r=1,2，
…
，R；R表示电网中容抗器设备的总数量；表示第时刻动态无功设备的初始状态信息，表示为：；其中，表示第t个动态无功设备在第时刻的无功采样值，表示第t个动态无功设备的无功下限值，表示第t个动态无功设备的无功上限值，表示第t个动态无功设备的无功储备设定值；t表示电网中动态无功设备的序号，t=1,2，
…
，T；T表示电网中动态无功设备的总数量；表示第时刻新能源电厂机组的初始状态信息，表示为：；其中，表示第g个新能源电厂机组在第时刻的有功信息，表示第g个新能源电厂机组在第时刻的无功信息；g表示电网中新能源电厂机组的序号，g=1,2，
…
，G；G表示电网中新能源电厂机组的总数量；，表示第g个新能源电厂机组在第时刻的无功采样值，表示第g个新能源电厂机组的无功下限值，表示第g个新能源电厂机组的无功上限值；表示第时刻的无功电压灵敏度信息，表示为：；其中，表示新能源电厂机组对新能源电厂母线电压的灵敏度；表示新能源电厂机组对新能源汇集区变电站母线电压的灵敏度；表示新能源汇集区变电站容抗器设备对新能源汇集区变电站母线电压的灵敏度；表示动态无功设备对新能源汇集区变电站母线电压的灵敏度。3.根据权利要求2所述的基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，其特征在于，在步骤S3中，包括：根据电网模型的拓扑结构，确定第b个变电站下的共个新能源电厂；
通过叠加个新能源电厂的发电预测信息，获取第b个变电站在采样日期的发电预测信息：；其中，新能源电厂发电趋势预测下标k表示预测点，k=1，
…
，K；K表示新能源电厂发电趋势预测下标的总数量；表示第b个变电站下属的新能源电厂序号；表示第b个变电站下属的新能源电厂的总数量；表示第b个变电站下属的第个新能源电厂在第k预测点的发电趋势预测信息；通过对第b个变电站发电预测信息的分析，获取第b个变电站在第k个预测点的发电趋势状态；设定第b个变电站在第k个预测点的发电趋势为，表示为：；其中，、、与分别表示第b个变电站在第k个预测点的发电趋势为上升阶段、下降阶段、高峰阶段与低谷阶段；预测点k表示采样日期中的采样时间段，每个预测点k均对应日期的多个采样时刻，则根据第b个变电站的发电趋势信息，获取日期中的采样时刻表示的发电趋势信息，表示为：；其中，、、与分别表示第b个变电站在第采样时刻的发电趋势为上升阶段、下降阶段、高峰阶段与低谷阶段。4.根据权利要求2所述的基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，其特征在于，所述无功电压灵敏度信息、电压变化量与无功变化量之间的关系，包括：设定第时刻第g个新能源电厂机组的无功调整量为，则存在：；表示第g个新能源电厂机组无功调整时，第s条需要监视的新能源电厂母线的电压变化量；设定第时刻第g个新能源电厂机组的无功调整量为，则存在：；表示第g个新能源电厂机组无功调整时，第s条需要监视的新能源汇集区变电站母线，即第s条待监测母线的电压变化量；设定第时刻第r个容抗器的无功调整量为，则存在：；表示第r个容抗器无功调整时，第s条待监测母线的电压变化量；设定第时刻第t个动态无功设备的无功调整量为，则存在：；表示第t个动态无功设备无功调整时，第s条待监测母线的电压变化量。5.根据权利要求4所述的基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，
其特征在于，所述若发电趋势为上升阶段或下降阶段，则选取并调节目标容抗器设备来消除待监测母线电压越限，包括：若发电趋势为上升阶段或下降阶段，则根据第b个变电站中容抗器设备状态，标记处于热备状态的容抗器设备为可选容抗器设备；根据所述无功电压灵敏度信息、电压变化量与无功变化量之间的关系，以及不同可选容抗器设备投入电网时的无功调整量，确定相应的电压变化量；根据不同可选容抗器设备投入时对应的电压变化量、第s条待监测母线当前的电压采样值、预设电压上限值与预设电压下限值，选取目标容抗器设备；改变目标容抗器设备状态来改变第s条待监测母线的电压值，消除第s条待监测母线电压越限。6.根据权利要求5所述的基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，其特征在于，所述改变目标容抗器设备状态来改变第s条待监测母线的电压值，消除第s条待监测母线电压越限，包括：扫描第b个变电站内个容抗器设备的运行状态，标记处于热备状态的容抗器设备为可选容抗器设备，设定第b个变电站内可选容抗器设备的序号为，；表示第b个变电站内可选容抗器设备的总数量；当时，说明第b个变电站内有可用的容抗器设备；设定第b个变电站的可选容抗器设备的信息如下：；其中，，表示第b个变电站可选容抗器设备数量不大于容抗器设备总数量；当第b个变电站内第个可选容抗器设备投入后，无功调整量为： ；根据新能源汇集区变电站容抗器设备对新能源汇集区变电站母线电压的灵敏度、电压变化量与无功变化量之间的关系，获取对应的第s条待监测母线的电压变化量为：；如果第s条待监测母线的电压满足，则第个可选容抗器设备投入的控制策略校验通过，把第个可选容抗器设备的下标记为；依次对第b个变电站内个可选容抗器设备投入的控制策略进行校验，设定第b个变电站内校验通过的可选容抗器设备序号为，；表示第b个变电站内校验通过的可选容抗器设备总数量；形成第时刻第b个变电站内可选容抗器设备的控制策略信息，表示为：；其中，，表示第b个变电站内第个可选容抗器设备的控制信息；
根据第b个变电站内可选容抗器设备控制策略信息，依据主变无功负载均衡和容抗器设备动作次数一致原则，从个可选容抗器设备中挑选一个作为目标容抗器设备进行控制，形成最终的控制指令；在选定目标容抗器设备后，根据目标容抗器设备初始状态信息，设定目标容抗器设备的开关为，生成第个容抗器所在开关的动作指令为：；其中表示控制第个容抗器所在开关闭合；通过下发第个容抗器所在开关的闭合指令，实现第时刻对第b个变电站内容抗器设备的控制策略，消除待监测母线电压越限问题。7.根据权利要求4所述的基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，其特征在于，所述若发电趋势为高峰阶段或低谷阶段，则选取并调节目标动态无功设备来消除待监测母线电压越限，包括：若发电趋势为高峰阶段或低谷阶段，则根据第b个变电站中动态无功设备状态，标记处于运行状态且有调节能力的动态无功设备为可选动态无功设备；根据所述无功电压灵敏度信息、电压变化量与无功变化量之间的关系，以及不同可选动态无功设备投入电网时的无功调整量，确定相应的电压变化量；根据不同可选动态无功设备投入时对应的电压变化量、第s条待监测母线当前的电压采样值、预设电压上限值与预设电压下限值，选取目标动态无功设备；改变目标动态无功设备状态来改变第s条待监测母线的电压值，消除第s条待监测母线电压越限。8.根据权利要求7所述的基于发电趋势预测的新能源汇集区动态无功协调控制方法，其特征在于，所述改变目标动态无功设备状态来改变第s条待监测母线的电压值，消除第s条待监测母线电压越限，包括：扫描第b个变电站内个动态无功设备的运行状态，标记处于运行状态且有调节能力的动态无功设备为可选动态无功设备，设定第b个变电站内可选动态无功设备的序号为，；表示第b个变电站内可选动态无功设备的总数量，当时，说明第b个变电站内有可用的动态无功设备；可选动态无功设备需满足：且；设定第b个变电站的可选动态无功设备信息如下：；其中，，表明第b个变电站内可选动态无功设备数量不大于动态无功设备的总数量；设定第个可选动态无功设备无功变化量的初始目标为无功储备设定值，无功调整量；根据动态无功设备对新能源汇集区变电站
母线电压的灵敏度、电压变化量与无功变化量之间的关系，获取下的母线电压变化量，表示为:;设定第个可选动态无功设备的无功设定目标值为，初始默认，对第个可选动态无功设备的控制策略进行校验：根据第s条待监测母线电压变化量，如果在第时刻第b个变电站的第s条母线的电压满足且，说明第个可选动态无功设备的控制策略校验通过，标记第个可选动态无功设备的下标为；第个可选动态无功设备控制策略无功目标值：；其中，，第个可选动态无功设备的无功目标值等于无功储备值；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵培峰，董小瑞，闫磊，樊毅，朱燕芳，李远，徐利美，冯维明，赵金，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司运城供电公司，
类型：发明
国别省市：