一种考虑暂态电压安全的无功储备优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种考虑暂态电压安全的无功储备优化方法及装置，属于电力系统电压控制技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种考虑暂态电压安全的无功储备优化方法及装置


本专利技术属于电力系统电压控制
，尤其涉及一种考虑暂态电压安全的无功储备优化方法及装置
。

技术介绍

自动电压控制
(
以下简称
AVC
，
AutomaticVoltageControl)
系统是实现输电网安全
(
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，能够利用输电网实时运行数据，从输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
。
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
。
[0003]AVC
系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类
。
其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的
AVC
主站系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的
AVC
子站系统发送，电厂的
AVC
子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到
AVC
主站下发的调整量
。
对变电站的控制方法为对无功补偿设备的投切指令以及变压器有载调压分接头的调节指令
。
无功设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器后，母线电压降低
。
变压器有载调压分接头一般装载在变压器高压侧绕组，分接头档位升高时中低压母线电压升高，反之降低
。AVC
主站下发投入或切除无功设备的指令以及分接头升降指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，完成站内无功设备的投切或分接头的调节
。
近年来，我国电网随着新能源电源的建设，部分电网目前已经成为大规模新能源送端电网，其电网内部配置的常规发电机容量比例逐渐减少，电网电压稳定裕度逐渐降低，目前在送端电网中配置了
SVC/SVG(
无功补偿器
/
静止无功补偿装置
)
等动态无功补偿装置以提供暂态电压支撑
。
为满足不同类型故障下的电压稳定要求，需要确定各动态无功补偿装置在稳态下的动态无功储备要求，以指导各新能源场站的
SVC/SVG
的运行
。
目前对
SVC/SVG
等动态无功设备的运行方案多采用离线整定和人工经验结合的方式来制定，无法满足电网在多种运行方式下对动态无功储备的不同需求；同时，传统
AVC
中也未考虑动态无功配置不足的问题
。

技术实现思路

本专利技术的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种考虑暂态电压安全的无功储备优化方法及装置
。
本专利技术可满足各种情形下的动态无功储备的需求，计算简便，效率
高，保障了电网的电压安全
。
本专利技术第一方面实施例提出一种考虑暂态电压安全的无功储备优化方法，包括：在自动电压控制周期到来时，获取电网断面模型；根据所述断面模型进行
N
‑1故障暂态仿真计算，得到断面严重故障集；对所述断面严重故障集进行判定：若所述断面严重故障集不为空，对所述对断面进行动态无功储备优化计算，得到由各动态无功设备的运行点的无功改变量组成的动态无功储备裕度集合；对所述动态无功储备裕度集合进行判定：若所述动态无功储备裕度集合为空，则计算需要新增的动态无功设备配置，以实现对所述电网的无功储备优化
。
在本专利技术的一个具体实施例中，所述方法还包括：若所述断面严重故障集为空，则对所述断面进行常规无功电压控制
。
在本专利技术的一个具体实施例中，所述方法还包括：若所述动态无功储备裕度集合不为空，则电网的无功储备充足，将所述动态无功储备裕度集合作为约束条件用于无功电压控制计算，对无功电压进行预防控制
。
在本专利技术的一个具体实施例中，所述根据所述断面模型进行
N
‑1故障暂态仿真计算，得到断面严重故障集，包括：
1)
基于所述断面模型，对当前全网设备进行
N
‑1故障暂态仿真计算，得到各故障下的各母线电压时序轨迹；
2)
根据各故障下的各母线电压时序轨迹，计算各故障下各母线的暂态电压稳定指标；其中，任一故障下任一母线的暂态电压稳定指标的计算表达式如下：其中，
v(t)
是暂态仿真过程中的母线电压时序轨迹，
S
表示母线的暂态电压稳定指标，
t
为时间，
t
s
、t
e
分别表示母线电压第一次跌落到安全阈值
V
th
以下以及第一次恢复到
V
th
以上的时刻；令
T
end
为暂态仿真结束时刻，若母线电压
v(t)
直到暂态仿真结束未恢复至
V
th
以上，则
t
e
＝
T
end
；若
S>1
则表示该母线暂态电压失稳，若
S≤1
则表示该母线暂态电压稳定；
3)
根据步骤
2)
得到的各母线的暂态电压稳定指标，构建断面严重故障集，表达式如下：其中，对于任一故障，若该故障下各母线的暂态电压稳定指标中的最大值大于1，则该故障为严重故障；
U
SFlt
表示断面严重故障集，
V
Bus
和
Bus
j
分别表示电网中的母线集合以及其中的第
j
个母线，
F
Flt
和分别表示
N
‑1故障集以及其中的第
i0个故障，表示故障下母线
Bus
j
的暂态电压稳定指标值
。
在本专利技术的一个具体实施例中，所述对所述对断面进行动态无功储备优化计算，得到由各动态无功设备的运行点的无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑暂态电压安全的无功储备优化方法，其特征在于，包括：在自动电压控制周期到来时，获取电网断面模型；根据所述断面模型进行
N
‑1故障暂态仿真计算，得到断面严重故障集；对所述断面严重故障集进行判定：若所述断面严重故障集不为空，对所述对断面进行动态无功储备优化计算，得到由各动态无功设备的运行点的无功改变量组成的动态无功储备裕度集合；对所述动态无功储备裕度集合进行判定：若所述动态无功储备裕度集合为空，则计算需要新增的动态无功设备配置，以实现对所述电网的无功储备优化
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述断面严重故障集为空，则对所述断面进行常规无功电压控制
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述动态无功储备裕度集合不为空，则电网的无功储备充足，将所述动态无功储备裕度集合作为约束条件用于无功电压控制计算，对无功电压进行预防控制
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述断面模型进行
N
‑1故障暂态仿真计算，得到断面严重故障集，包括：
1)
基于所述断面模型，对当前全网设备进行
N
‑1故障暂态仿真计算，得到各故障下的各母线电压时序轨迹；
2)
根据各故障下的各母线电压时序轨迹，计算各故障下各母线的暂态电压稳定指标；其中，任一故障下任一母线的暂态电压稳定指标的计算表达式如下：其中，
v(t)
是暂态仿真过程中的母线电压时序轨迹，
S
表示母线的暂态电压稳定指标，
t
为时间，
t
s
、t
e
分别表示母线电压第一次跌落到安全阈值
V
th
以下以及第一次恢复到
V
th
以上的时刻；令
T
end
为暂态仿真结束时刻，若母线电压
v(t)
直到暂态仿真结束未恢复至
V
th
以上，则
t
e
＝
T
end
；若
S>1
则表示该母线暂态电压失稳，若
S≤1
则表示该母线暂态电压稳定；
3)
根据步骤
2)
得到的各母线的暂态电压稳定指标，构建断面严重故障集，表达式如下：其中，对于任一故障，若该故障下各母线的暂态电压稳定指标中的最大值大于1，则该故障为严重故障；
U
SFlt
表示断面严重故障集，
V
Bus
和
Bus
j
分别表示电网中的母线集合以及其中的第
j
个母线，
F
Flt
和分别表示
N
‑1故障集以及其中的第
i0个故障，表示故障下母线
Bus
j
的暂态电压稳定指标值
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述对断面进行动态无功储备优化计算，得到由各动态无功设备的运行点的无功改变量组成的动态无功储备裕度集合，包括：对断面建立动态无功储备优化模型，所述动态无功储备优化模型由目标函数和约束条件构成；其中：所述动态无功储备优化模型的目标函数，表达式如下：
其中，是中枢母线
j
的电压设定值，是优化前中枢母线
j
的电压值，
S'
ji
是动态无功设备
i
的运行点无功改变量对中枢母线
j
电压的稳态灵敏度，
Δ
u
i
是动态无功设备
i
的运行点的无功改变量，
n
是动态无功设备的数量；所述动态无功储备优化模型的约束条件，包括：暂态电压稳定指标约束：其中，
S0为各故障下所有母线的暂态电压稳定指标构成的集合，代表优化前的暂态电压稳定指标；是各严重故障下各动态无功设备无功出力对于母线集合的电压轨迹的动态灵敏度矩阵构成动态灵敏度集合，是所有母线的暂态电压稳定指标
S
的上限，
Δ
u
是所有动态无功设备运行点的无功改变量集合，其中
Δ
u
i
∈
Δ
u
；动态无功设备的无功约束：其中，是动态无功设备
i
的初始运行点无功，
u
i
是动态无功设备
i
的运行点的无功下限，是动态无功设备
i
的运行点的无功上...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗卫华，卿泉，兰强，张宇栋，汤凡，何笠，孙永超，张锐，范曦露，
申请(专利权)人：国家电网公司西南分部，
类型：发明
国别省市：