[發明專利]一種電力系統多源無功優化控制方法

在審

• 申請號: 201510959320.4
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105490312A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 常喜強;郭小龍;張鋒;馬曉磊;王躍峰;于汀;穆云飛;王明深
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新疆電力公司;中國電力科學研究院;天津大學
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種電力系統多源無功優化控制方法，其特征在于，包括日前優化調度和日內優化 修正，其中：

步驟一：日前優化調度包括以下步驟：

步驟1-1：輸入電力系統參數，至少包括輸電線路特性參數、發電機日前有功調度計劃、 風電有功出力預測值、負荷預測值；

步驟1-2：利用步驟1-1獲得的參數構建日前優化調度模型，模型的優化目標如式(1)所 示，約束條件如式(2)所示：

min PLOSS=Σi=1nUiΣj∈iUjGijcosθij---(1)]]>

式(1)中，n為電網中節點的個數；U_i為節點i的電壓幅值；U_j為節點j的電壓幅值；G_ij為節 點i和j之間的電導；θ_ij為節點i和j之間電壓的相角差；

Pi,g-Pi,l-UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qi,g-Qi,l-UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosδij)=0Uimin≤Ui≤UimaxQi,gmin≤Qi,g≤Qi,gmaxCBimin≤CBi,k≤CBimaxTAPijmin≤TAPij,h≤TAPijmax---(2)]]>

式(2)中，P_i,g和Q_i,g分別為電網中節點i發電機發出的有功和無功功率；P_i,l和Q_i,l分別 為電網中節點i負荷消耗的有功和無功功率；和分別為電網中節點i電壓的上下限 范圍；和分別為電網中節點i發電機無功出力的上下限范圍；和為電網 中節點i并聯電容器組投入數量的上下限范圍；TAP_ij,h、和分別為電網中節點i 變壓器分接頭檔位h及其上下限范圍；

步驟1-3：利用步驟1-2建立的日前優化調度模型獲得電網中并聯電容器組和變壓器分 接頭日前無功調度計劃，為日內優化修正提供電網中并聯電容器組和變壓器分接頭的日前 無功調度計劃；

步驟二：日內優化修正包括以下步驟：

步驟2-1：利用步驟1-3獲得的日前無功調度計劃實時更新電網中并聯電容器組和變壓 器分接頭的調度信息；

步驟2-2：進行電力系統實時潮流計算，獲取各節點的電壓值，判斷電網中節點電壓是 否發生越限，如果不發生，則進行步驟2-3；如果發生，則進行步驟2-6；

步驟2-3：建立日內正常運行的優化模型，其中，優化目標如式(3)所示，約束條件如式 (4)所示：

min PLOSS=Σi=1nUiΣj∈iUjGijcosθij---(3)]]>

Pi,g-Pi,l-UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qi,g-Qi,l-UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosδij)=0Uimin≤Ui≤UimaxQi,gmin≤Qi,g≤Qi,gmaxQi,evmin≤Qi,ev≤Qi,evmax---(4)]]>

式(4)中，Q_i,ev、和分別為電網中節點i電動汽車充電樁提供的無功及其上下限 范圍；

步驟2-4：利用步驟2-3建立的日內正常運行的優化模型獲取電動汽車充電樁日內正常 運行的實時優化調度方案，對電動汽車充電樁的無功出力進行調節，從而實現對電力系統 日內無功調節的優化修正，返回步驟2-2，直到實現當日無功源的優化調控；

步驟2-6：建立日內故障運行的優化模型，其中，優化目標如式(5)所示，約束條件如式 (6)所示：

min FCB=Σi=1n(CBi,k-CBi,k0)2---(5)]]>

式(5)中，CB_i,k和CB_i,k0分別為i節點并聯電容器組控制的投入數量終值k和初值k₀；

Pi,g-Pi,l-UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qi,g-Qi,l-UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosδij)=0Uimin≤Ui≤UimaxQi,gmin≤Qi,g≤Qi,gmaxCBimin≤CBi,k≤CBimax---(6)]]>

步驟2-7：利用步驟2-6建立的日內故障運行的優化模型獲取日內故障運行時并聯電容 器組的無功電壓優化控制方案，對并聯電容器組進行調度控制，返回步驟2-2，直到實現當 日無功源的優化調控。

2.根據權利要求1所述電力系統多源無功優化控制方法，其特征在于，步驟2-7中，所述 日內故障運行時并聯電容器組的無功電壓優化控制方案，包括基于無功電壓靈敏度的控制 順序和基于時序遞進的無功源投切的延遲時間：

步驟一：按照以下步驟獲得基于無功電壓靈敏度的控制順序：

步驟1-1：電力系統潮流方程如式(7)所示；當ΔP＝0時，無功功率和電網中節點電壓的 關系如式(8)所示；輸電網中電抗遠遠大于電阻，P-Q解耦時，簡化后，無功功率和電網中節 點電壓的關系如式(9)所示，從而獲取電力系統的靈敏度矩陣S：

ΔPΔQ=JPθJPUJQθJQUΔθΔU---(7)]]>

式(7)中，ΔP和ΔQ分別為節點的不平衡有功和無功功率向量；Δθ和ΔU分別為節點的 電壓相角和幅值的修正量向量；J_Pθ和J_PU分別為雅可比矩陣中有功功率對電壓相角和幅值 的靈敏度矩陣；J_Qθ和J_QU分別為雅可比矩陣中無功功率對電壓相角和幅值的靈敏度矩陣；

ΔQ=(JQU-JQθJPθ-1JPU)ΔU---(8)]]>

ΔU=JQU-1ΔQ=SΔQ---(9)]]>

式(9)中，S為系統無功功率對電壓的靈敏度矩陣。

步驟1-2：根據步驟1-1中的靈敏度矩陣S，按照電網中各節點無功功率對電壓的靈敏度 的大小對各節點進行排序，獲得電網中各節點基于無功電壓靈敏度的控制順序；

步驟二：按照下述步驟獲得基于時序遞進的無功源投切的延遲時間：

步驟2-1：時序遞進的投切模型如式(10)所示，獲得相鄰兩次無功源動作之間的時間間 隔TD；

TD=K(Σi=1L|Uiref-Ui|)α---(10)]]>

式(10)中，L為電壓故障的節點數；為節點i要恢復到的電壓值；K和α用于控制延遲 時間范圍的參數；

步驟2-2：根據步驟2-1中的相鄰兩次無功源動作之間的時間間隔TD，獲得無功源投切 的延遲時間。