考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略制造技术

本发明专利技术公开考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略，涉及电力系统技术领域，解决现有技术未考虑影响发电机无功支撑能力的相关因素以及发电机无功支撑对交直流馈入系统电压稳定性的影响的问题；本发明专利技术首先采用负荷动静综合负载率指标确定无功薄弱节点作为无功补偿装置的配置候选点；在所提出的上层优化模型中，以发电机暂态电压支撑能力综合评价指标作为目标函数，优化发电机的初始运行状态，增强其对无功薄弱节点的电压支撑能力；在下层优化模型中，以改进的电压

【技术实现步骤摘要】
考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体涉及考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略
。

技术介绍

[0002]无功补偿装置选址和定量的研究虽然已经比较完善，但是相关研究仍存在一定的局限性，优化配置多以单一类型的无功补偿装置为研究对象，本地同步发电机联合无功补偿装置的动态无功出力少有研究涉及
。
受端系统网架密集，站址资源宝贵，扩建动态无功补偿装置会受到很大限制
。
考虑到同步发电机的无功调节具备可快速自动连续调节的优点，所以应该充分利用本地同步发电机作为受端系统的动态无功电源，发挥其在受端系统发生故障时的暂态无功支撑能力，以减少额外的动态无功补偿装置的投入，保证受端系统电压稳定性的同时，提高系统运行的经济性
。
已有相关文献提出一种评估受端系统同步发电机动态无功支撑能力的综合指标，优化同步发电机的动态无功出力，但未进一步考虑影响发电机无功支撑能力的相关因素以及发电机无功支撑对交直流馈入系统电压稳定性的影响
。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术拟提供了考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略，拟解决现有技术未考虑影响发电机无功支撑能力的相关因素以及发电机无功支撑对交直流馈入系统电压稳定性的影响的问题
。
[0004]考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略，包括如下步骤：
[0005]步骤1：搭建改进的交直流受端系统模型，确定关键故障集
{F1，
F2，
...
，
F
L
}
，然后通过潮流计算
、
短路电流计算和稳定计算，得到各负荷节点的动静综合负载率
r
lj
；
[0006]步骤2：根据各负荷节点的动静综合负载率
r
lj
、
直流落点对应直流的视在功率和直流落点对应母线的短路容量，计算受端系统负荷节点重要度
ω
Bj
和直流落点重要度
ω
Ik
，确定无功薄弱负荷节点，从而计算关键故障集内各故障严重程度
ω
Fl
；
[0007]步骤3：计算受端电网发电机的暂态电压支撑
Q
ij
，得到各发电机动态无功备用综合评价指标
Q
MITR
；
[0008]步骤4：计算发电机
i
的参考励磁电压与动态无功备用综合评价指标
Q
MITR
之间的控制灵敏度建立上层优化模型，利用粒子群算法求解上层优化模型，解得发电机的最优参考励磁电压；
[0009]步骤5：采用改进的电压
‑
无功轨迹灵敏度指标作为下层优化方案的评价指标，建立基于节点电压稳定性分析的动态无功多目标下层优化配置模型，从而确定最优的安装节点和参考容量
。
[0010]优选的，步骤1中所述各负荷节点的动静综合负载率
r
lj
为：
[0011][0012]式中，
Si
为母线短路容量；
Qi
为负荷稳态无功；
Δ
Q
i
|l
，
Δ
U
为故障扰动
l
引起的负荷所在母线电压跌落
Δ
U
后的最大负荷暂态无功变化量
。
三相短路故障下，
Δ
U
通常取值为
0.2pu。
[0013]优选的，步骤2中所述受端系统负荷节点重要度
ω
Bj
和直流落点重要度
ω
IK
为：
[0014][0015]式中，
j
为负荷所在母线编号；
k
为直流落点所在母线编号；
r
lj
为故障扰动
l
下负荷节点
j
的负荷动静综合负载率；
N
F
为关键故障扰动数量；
Sx
c
，
k
为直流落点
k
对应直流的视在功率；
S
ac
，
k
为直流落点对应母线的短路容量；
N
K
为直流落点数量
。
[0016]所述关键故障集内各故障严重程度
ω
Fl
为：
[0017][0018]式中，
ω
Fl
为故障扰动
l
的严重度，
V
j0
和
V
k0
分别为无功薄弱负荷节点
j
和直流落点
k
在故障前的电压，
V
jcr
和
V
kcr
分别为无功薄弱负荷节点
j
和直流落点
k
在故障清除瞬间的电压，
N
B
和
N
K
无功薄弱交流节点个数和直流落点个数
。
[0019]优选的，步骤3中所述发电机暂态电压支撑指标
Q
ij
为：
[0020][0021]式中：
S
ij
(t)
为考虑时间权重的发电机
i
对无功薄弱节点
j
的轨迹灵敏度，为发电机
i
在
t
时刻的无功出力，为发电机
i
的初始稳态无功出力，
ω
t
为
t
时刻的时间权重
。
[0022]所述无功备用综合评价指标
Q
MITR
为：
[0023][0024]式中：为受端系统第
i
台发电机的暂态电压支撑综合评价指标，
Q
MITR
为整个受端系统的发电机暂态电压支撑综合评价指标
。
[0025]优选的，步骤4中所述上层优化模型为：
[0026][0027]式中：
u1，
x1分别为控制变量和状态变量，控制变量是发电机的励磁电压；
g(u1，
x1)
＝0为满足直流系统和交流系统的潮流约束方程；
s(u1，
x1)≤0
为满足系统电压稳定性要求和变量约束，包括：发电机无功功率满足自身容量约束
、
系统的节点电压满足电压质量要求和变压器满足分接头约束
。
[0028]优选的，所述上层优化模型的目标函数为：
[0029][0030]式中：为发电机
i
的参考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：搭建改进的交直流受端系统模型，确定关键故障集
{F1,F2,...,F
L
}
，然后通过潮流计算
、
短路电流计算和稳定计算，得到各负荷节点的动静综合负载率
r
lj
；步骤2：根据各负荷节点的动静综合负载率
r
lj
、
直流落点对应直流的视在功率和直流落点对应母线的短路容量，计算受端系统负荷节点重要度
ω
Bj
和直流落点重要度
ω
Ik
，确定无功薄弱负荷节点，从而计算关键故障集内各故障严重程度
ω
Fl
；步骤3：计算受端电网发电机的暂态电压支撑
Q
ij
，得到各发电机动态无功备用综合评价指标
Q
MITR
；步骤4：计算发电机
i
的参考励磁电压与动态无功备用综合评价指标
Q
MITR
之间的控制灵敏度建立上层优化模型
,
利用粒子群算法求解上层优化模型，解得发电机的最优参考励磁电压；步骤5：采用改进的电压
‑
无功轨迹灵敏度指标作为下层优化方案的评价指标，建立基于节点电压稳定性分析的动态无功多目标下层优化配置模型，从而确定最优的安装节点和参考容量
。2.
根据权利要求1所述的考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略，其特征在于，步骤1中所述各负荷节点的动静综合负载率
r
lj
为：式中，
Si
为母线短路容量；
Qi
为负荷稳态无功；
Δ
Q
i
|l,
Δ
U
为故障扰动
l
引起的负荷所在母线电压跌落
Δ
U
后的最大负荷暂态无功变化量；三相短路故障下，
Δ
U
通常取值为
0.2pu。3.
根据权利要求1所述的考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略，其特征在于，步骤2中所述受端系统负荷节点重要度
ω
Bj
和直流落点重要度
ω
Ik
为：式中，
j
为负荷所在母线编号；
k
为直流落点所在母线编号；
r
lj
为故障扰动
l
下负荷节点
j
的负荷动静综合负载率；
N
F
为关键故障扰动数量；
S
dc
，
k
为直流落点
k
对应直流的视在功率；
S
ac
，
k
为直流落点对应母线的短路容量；
N
K
为直流落点数量；所述关键故障集内各故障严重程度
ω
Fl
为：式中，
ω
Fl
为故障扰动
l
的严重度，
V
j0
和
V
k0
分别为无功薄弱负荷节点
j
和直流落点
k
在故障前的电压，
V
jcr
和
V
kcr
分别为无功薄弱负荷节点
j
和直流落点
k
在故障清除瞬间的电压，
N
B
和
N
K
无功薄弱交流节点个数和直流落点个数
。4.
根据权利要求1所述的考虑本地发电机的受端电网动态无功补偿优化配置策略，其
特征在于，步骤3中所述发电机暂态电压支撑指标
Q
ij
为：式中：
S
ij
(t)
为考虑时间权重的发电机
i
对无功薄弱节点
j
的轨迹灵敏度，为发电机
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆，陶宇轩，梁文举，何洪英，余江春，
申请(专利权)人：国家电网有限公司西南分部，
类型：发明
国别省市：