一种避免电压越限风险的电网感性无功补偿方法技术

本发明专利技术提供一种避免电压越限风险的电网感性无功补偿方法，包括如下步骤：对电压越限造成的后果进行分析，建立电压越限的严重性曲线函数；建立电压越限的风险指标及感性无功补偿的风险收益模型；建立电压越限风险指标的实用计算方法；建立计及电压越限风险的感性无功优化配置的数学模型，包括目标函数和变量约束，并采用灾变遗传算法作为优化算法，通过优化计算得到大规模电力系统感性无功资源的最优补偿方案，具体包括电网中各变电站无功补偿地点和补偿容量。本发明专利技术提出了避免电压越限风险的电网感性无功补偿方法，填补了行业空白，而且操作简单易行、易于接受和掌握、便于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统的无功优化模型和方法，特别涉及一种适用于感性无功资源的优化补偿方法。
技术介绍
电力系统无功优化规划(Optimal Reactive Power Planning, ORPP)是以今后 5-10年的电网规划为依据，在保证满足各种典型方式安全约束的前提下，确定最优无功补偿地点、容量及无功调节设备的最佳运行状态，从而达到提高电压稳定性，改善电压质量， 降低网损的目的。通常，ORPP的研究工作主要集中在两方面，一是对无功优化的模型的改进和研究，使其尽量反映实际情况；二是对模型求解的优化算法进行研究，包括对各种传统算法进行改进以及把各种新型优化算法引入ORPP求解。然而，在实际应用中，随着用户对电压质量的要求日益苛刻，促使各变电站努力提高其电压稳定性和调压水平，而部分地区电网在小方式运行下会出现电压越上限的情况， 电压越限会造成设备退出运行甚至损坏，因而存在较大的风险。因此，为调整运行电压在允许范围内，需要进行感性无功的优化配置，供电企业进行无功优化规划工作时，不仅要知道传统的容性无功补偿设备的最佳配置地点和配置容量，还需要知道新型的感性无功补偿设备的最佳补偿地点和最佳补偿容量，避免电压越限情况及其风险的出现。目前，容性无功补偿设备作为一种经济适用的无功补偿和调节设备在我国变电站得到广泛配置，有关其优化模型和算法研究也较多，取得了较好的效果。但感性无功补偿设备由于使用范围较容性设备小，对其优化配置的模型和算法研究都较少。往往，研究者和工程技术人员直接将容性无功优化计算的方法应用到感性无功设备的优化计算，这是不完善的。由于感性无功补偿设备吸收电网多余的无功，进而降低原来相对较高的电压水平到允许的范围，因此，进行感性无功的优化配置，往往不能降低电网损耗，而需要寻找新的优化目标。本专利技术将电网电压越限的风险作为感性无功优化的一个目标，进而建立适用于感性无功优化补偿的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供，该方法将电压越限的风险定量描述为经济指标，能得出大规模电力系统典型运行方式下的感性无功最佳补偿容量和最佳补偿地点。，包括以下步骤(1)输入电网的发电机、线路、变压器、无功补偿设备和负荷参数，运用潮流计算工具进行初始状态下的潮流计算，获得各节点功率、电压；(2)建立电压越限的严重性等效曲线函数；(3)基于电压越限的严重性等效曲线函数，建立电压越限的风险指标及感性无功补偿的风险收益模型；(4)针对所建立的风险指标模型，建立电压越限风险数学实值的实用计算方法；(5)综合电网电压越限的风险指标、新增无功补偿设备的投资和网络运行维护费用，建立计及电压越限风险的感性无功优化配置的模型；(6)采用灾变遗传算法对步骤( 所建立的模型进行无功优化计算，获得感性无功补偿设备的最佳补偿地点和最佳补偿容量，根据最佳补偿地点和最佳补偿容量对电网进行感性无功补偿。上述中，步骤(2)所述的电压越限的严重性等效曲线函数是基于正态分布函数而构成的，具体电压越限的严重性等效曲线函数为负荷损失随电压幅值变化的概率分布符合高斯分布，其高、低电压的期望值分别 1. 15pu、0. 85pu，方差取0. 02，即当电压为1. 15pu、0. 85pu时，负荷损失的期望值为50%。因而，电压过低或过高的严重性曲线函数可描述为 权利要求1.，其特征在于包括以下步骤(1)输入电网的发电机、线路、变压器、无功补偿设备和负荷参数，运用潮流计算工具进行初始状态下的潮流计算，获得各节点功率、电压；(2)建立电压越限的严重性等效曲线函数；(3)基于电压越限的严重性等效曲线函数，建立电压越限的风险指标及感性无功补偿的风险收益模型；(4)针对所建立的风险指标模型，建立电压越限风险数学实值的实用计算方法；(5)综合电网电压越限的风险指标、新增无功补偿设备的投资和网络运行维护费用，建立计及电压越限风险的感性无功优化配置的模型；(6)采用灾变遗传算法对步骤( 所建立的模型进行无功优化计算，获得感性无功补偿设备的最佳补偿地点和最佳补偿容量，根据最佳补偿地点和最佳补偿容量对电网进行感性无功补偿。2.根据权利要求1所述，其特征在于步骤(2)所述的电压越限的严重性等效曲线函数是基于正态分布函数而构成的，具体电压越限的严重性等效曲线函数为式中ν为实际母线的电压值；μ为电压偏高的期望值，且μ = 1. 15pu ； σ为电压偏高的标准差，且σ = 0.02，。3.根据权利要求2所述，其特征在于步骤C3)所述的电压越限的风险指标是由母线电压的严重性和波动的可能性来定义的根据电压越限的严重性等效曲线函数，当一母线电压为ν时，该母线的电压越限后果， 即电压波动的严重性为S(v) = δ f (ν) L (ν) D (ν) (4)式中δ为单位电量平均停电损失；L(V)为电压为ν时母线有功负荷；D(V)为电压为 ν时母线发生停电故障后平均停电损失时间；对于一个有η条母线的电网，其电压越限的风险指标Ri sk (η)为各母线电压波动的可能性P (Vi)与电压波动的严重性S(Vi)的乘积之和，其数学描述为Risk{n) = YjP(Vi)Sivi)(5)。i=\4.根据权利要求3所述，其特征在于步骤(3)所述的感性无功补偿的风险收益模型是考虑到感性无功补偿降低电压风险来建立的对于电压过高的电网，进行感性无功补偿后能显著降低电网的运行电压到允许范围内，进而降低该电网的电压越限运行风险，因而，感性无功补偿前后的电压越限风险便存在一个差值，在此将其定义为风险收益，表示为AR = Risk (n)-Risk (η ‘ )(6)式中Risk(n')表示进行感性无功补偿后的电网电压越限运行风险。5.根据权利要求4所述，其特征在于步骤(4)所述的电压越限风险数学实值的实用计算方法是通过简化计算模型来获得实际电网的电压越限风险，具体步骤为电压越限而引起停电事故的年运行风险为Risk(n,T)= IfjP(Vi)Si^t = TRm Σ 户(O 风 O (7)tGT ^=Ii^v=vRm式中，t e T表示对于某一具体时间段T内的任意时刻，T为一年，Tsm为最大风险等效小时数，各母线电压向量V = (vi; V2,...,vn),V = Vftn表示最严重电压越限场景，进一步的， 将电压越限标准概率系数定义为NCP = TEfflP (Veb) (8)式中，P (Veb)为T时间段内电网出现最严重电压越限场景的概率，进而电压越限运行风险的实用计算数学模型为R = Risk{n/T) = NCP ^ S(Vi)(9)6.根据权利要求5所述，其特征在于电压越限标准概率系数NCP的取值为(1)对于不存在或极小存在电压越限状态的电网，NCP= 0 0. 1 ；(2)对于中心母线一年中电压越限出现概率低于0.1的电压越限状态的电网，NCP = 0. 1 0. 3 ；(3)对于中心母线一年中电压越限出现概率大于0.1且低于0. 3的电压越限状态的电网，NCP = 0. 3 0. 6 ；(4)对于中心母线一年中电压越限出现概率大于0.3的电压越限状态的电网，NCP= 0. 6 1. O07.根据权利要求5所述，其特征在于步骤( 所述感性无功优化配置的模型是计及电压越限风险的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇军，徐涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：