[發明專利]一種電力系統仿真中自動電壓控制模型的建模方法

有效

• 申請號: 201210181177.7
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102708261A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 葉小暉;仲悟之;宋新立;葉華;李文鋒;吳國旸;劉濤;濮均
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;山東大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及電力系統領域，具體涉及一種電力系統仿真中自動電壓控制模型的建模方法。

背景技術

電力系統安全穩定分析是電力系統規劃和運行的重要任務之一，隨著互聯電網的建成以及用電負荷的增長，電力系統電壓穩定問題作為電力系統穩定性的一個重要方面，越來越受到重視。

自動電壓控制（automatic?voltage?control,AVC）系統在20世紀70年代提出，并在法國電網中得到較好應用。為了提高電力系統的電壓穩定，各國越來越多的使用自動電壓控制系統。通過對自動電壓控制系統在實際電網中的運行效果進行檢測，其對提高電力系統中長期動態電壓穩定和靜態電壓穩定方面具有很好的控制效果。對自動電壓控制系統的仿真，并研究其對電力系統電壓穩定的影響就顯得非常必要。

電力系統穩定是一個典型的動態發展過程，時域仿真法是研究電力系統動態特性的最為基礎而重要的研究方法。通過對系統各部分元件進行建模，考慮AVC控制體系，設定各種可能的故障類型，并對系統在假定擾動下的發展軌跡進行模擬，分析其對電壓穩定的控制效果，從而建立AVC體系下電壓穩定仿真分析，評價AVC對電壓穩定的控制效果，具有十分重要的意義。全過程仿真程序可以對機電暫態和中長期動態具有很好的仿真效果，既可以反應電網的暫態特性，又能反應電網的中長期動態和靜態特性。在全過程仿真程序中對自動電壓控制系統進行詳細建模，既可以反應其對暫態電壓的影響，又能反應其對中長期電壓的影響，建模工作具有很大的意義。

自動電壓控制系統根據實際情況的控制模式不盡相同，但其基本構建方式是遵循高電壓水平下無功分層分區平衡優化原則，在分層、分區空間解耦基礎上，構建不同的AVC控制方式，并根據不同控制周期實現時間上的解耦，形成各環節的閉環控制。目前普遍使用典型的AVC控制系統包括三次電壓控制、二次電壓控制和一次電壓控制供三個層次，其中一次電壓控制作為發電機的一種控制手段，已經得到了比較廣泛的應用，而二次電壓控制和三次電壓控制則是AVC主站系統的主要工作，其主要目的是如何通過三次、二次電壓控制來協調一次電壓控制，使得無功分布優化。

一次電壓控制為本地控制，只用到本地的信息。控制器由本區域內控制發電機的自動電壓調節器AVR、有載調壓分接頭OLTC及可投切的電容器組成，控制時間常數一般為幾秒鐘。在這級控制中，控制設備通過保持輸出變量盡可能的接近設定值來補償電壓快速的和隨機的變化。

二次電壓控制的時間常數約為十幾秒鐘到分鐘級，控制的主要目的是保證中樞母線電壓等于設定值，如果中樞母線的電壓賦值產生偏差，二次電壓控制器則按照預定的控制規則改變一次電壓控制器的設定參考值，二次電壓控制是一種區域控制，只用到本區域內的信息。

三次電壓控制是自動電壓控制的最高層，它以全系統的經濟運行為優化目標，并考慮安全性指標，最后給出中樞母線電壓幅值的設定參考值，供二次電壓控制使用。在三次電壓控制中要充分考慮到協調的因素，利用了整個系統的信息來進行優化計算，一般來說它的時間常數在十幾分鐘到小時級。

在以往的模型研究中，AVC的一次電壓控制（發電機的自動電壓調節器AVR、有載調壓分接頭OLTC、可投切的電容器等）模型研究較多，同時仿真建模方法比較成熟。本發明主要對二次電壓控制模型進行詳細建模，同時建立二次電壓控制與一次電壓控制之間的接口，同時預留三次電壓控制的接口，本發明對研究AVC對電壓穩定的影響非常必要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種電力系統仿真中自動電壓控制模型的建模方法，可以方便的考慮中長期動態中的影響，又模擬了緊急電壓控制模式，適用于電力系統機電暫態仿真。同時，還考慮了二次電壓控制與一次電壓控制之間的接口。

本發明提供的一種電力系統仿真中自動電壓控制模型的建模方法，對自動電壓控制系統的二次電壓控制進行建模，其改進之處在于，所述方法包括如下步驟：

（1）：采樣點路采樣母線電壓V_p；

（2）：判斷所述電壓V_p與電壓目標值V_p^ref差值ΔV是否小于死區電壓值，若是則返回（1），否則進入步驟（3）；

（3）判斷所述電壓V_p是否越限，若不越限則進入正常電壓控制模式，若發生越限則切換到緊急電壓控制模式；

（4）：確認進入正常電壓控制模式還是緊急電壓控制模式，判斷所述電力系統執行時間是否超過控制時間間隔，并計算各發電機無功功率的目標值；