[發明專利]一種計及系統可用輸電能力的UPFC和STATCOM優化配置方法

有效

• 申請號: 202110729343.1
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113659578B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 陶歡;殷偉斌;項中明;方江曉;石博隆;楊曉雷;葉琳;張思;沈華;黃金波;張濤;劉文麗;郭玥彤;陶然;霍然
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司嘉興供電公司;三峽大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/18;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/48;H02J3/50;H02J3/14;G06F30/27;G06N3/006;G06Q50/06;G06F111/06;G06F113/04
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

計及系統可用輸電能力的UPFC和STATCOM優化配置方法，輸入系統原始參數，輸入算法相關參數；考慮風機出力的不確定性，建立大規模風機接入電網后的數學模型；在不改變系統初始網絡結構的條件下，通過安裝FACTS裝置，對系統進行補償；同時考慮系統的安全性與可靠性，對不同FACTS裝置進行優化配置，構建目標函數；建立滿足系統穩定運行的約束條件，設置系統初始參數以及UPFC裝置和STATCOM裝置安裝容量范圍；通過改進多目標混合蛙跳算法，求解系統可用輸電能力的FACTS裝置優化配置。本發明方法兼顧多個優化目標，得到FACTS裝置的優化配置方案，達到可以同時對FACTS裝置的補償地點及容量進行優化的目的。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，特別是計及系統可用輸電能力的FACTS(Flexible ACTransmission System)設備優化配置領域，具體涉及一種計及系統可用輸電能力的UPFC和STATCOM優化配置方法。

背景技術

隨著風力發電裝機容量的不斷增加，風電的不確定性給電力系統安全穩定運行造成了不利影響。另外，電力系統負荷的不斷增加、直流輸電及新型電力電子設備的使用給電力系統的安全穩定運行及電能質量帶來了挑戰。為提高系統的電壓穩定性及可用輸電能力(Available Transfer Capability,ATC)，在輸電網絡潮流還有可調節容量的條件下，考慮風機出力的不確定性，配置FACTS裝置提高輸電能力比新建輸電線路和變電站更加經濟。但由于FACTS裝置的投資費用較高，且不適當的安裝位置會影響電壓質量，因此選擇適合的安裝位置和設備容量尤為重要。

由于FACTS裝置先安裝位置再進行容量配置的方法未能考慮到補償設備安裝地點與容量之間的密切關系，故需采用同時對設備的安裝容量與位置進行優化的方法。該問題是典型的混合整數非線性、多約束的非凸優化問題，局部最優解個數較多，導致獲取這一復雜優化問題的全局解十分困難。傳統數學規劃方法已經很難滿足日益復雜化的工程問題。智能算法原理簡單，具有良好的局部和全局搜索能力，對大規模非線性規劃問題的求解效果較好。目前，FACTS設備的優化配置問題多以單目標優化為主，或通過權重等方式將多目標問題轉變為單目標問題。由于權重因子評定具有一定主觀性，因此需要更客觀的擇優方法平衡各個目標，選擇最終方案。

發明內容

考慮到大規模風電并入電力系統之后，導致系統輸電線路潮流和電壓的劇烈波動；為降低風電對系統帶來的不利影響，本發明提出了一種計及系統可用輸電能力的UPFC和STATCOM優化配置方法，該方法兼顧多個優化目標，建立多FACTS裝置的優化配置模型，采用改進蛙跳算法進行求解，得到FACTS裝置的優化配置方案，達到可以同時對FACTS裝置的補償地點及容量進行優化的目的。

本發明采取的技術方案為：

一種計及系統可用輸電能力的UPFC和STATCOM優化配置方法，包括以下步驟：

步驟1：輸入系統原始參數，包括系統總節點數、支路參數、風電場初始風速、UPFC裝置與STATCOM裝置容量上下限；輸入算法相關參數，包括種群規模N，子種群數S，最大迭代次數M，子種群更新次數T，交叉因子R_cr；

步驟2：考慮風機出力的不確定性，建立大規模風機接入電網后的數學模型；

步驟3：在不改變系統初始網絡結構的條件下，通過安裝FACTS裝置，對系統進行補償；同時考慮系統的安全性與可靠性，對不同FACTS裝置進行優化配置，構建可用輸電能力、電壓穩定指標、FACTS裝置投資費用的目標函數；

步驟4：建立滿足系統穩定運行的約束條件，包括功率平衡約束、控制變量約束、狀態變量約束；

步驟5：設置系統初始參數，包括種群規模、最大迭代次數、初始各節點電壓值、系統PV節點與PQ節點電壓范圍，變壓器分接頭檔位設置，以及UPFC裝置和STATCOM裝置安裝容量范圍；