[發明專利]基于暫態分區和預測控制的動態無功儲備協調優化方法

在審

• 申請號: 202210191860.2
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114552594A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李博;牛濤;楊高峰;田林軒;唐文左;武文國;溫力力;薛霖;李凡
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網重慶市電力公司經濟技術研究院;重慶大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/50;H02J3/24
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明具體涉及基于暫態分區和預測控制的動態無功儲備協調優化方法，包括：根據暫態母線電壓特點建立對應的暫態電壓穩定綜合評定指標，即TVSI；基于TVSI評估故障嚴重程度，進而對電網進行故障分區；以故障分區的結果為基礎，通過預想故障集的掃描、TVSI的靈敏度分析和無功儲備優化對無功優化問題進行求解；對無功優化問題的求解結果進行優化，通過慢速動態無功補償裝置置換無功出力，生成動態無功備用優化的控制優化模型，實現對應設備的協調控制。本發明的動態無功儲備協調優化方法能夠以較快的速度和較小的控制代價減小故障或擾動的破壞程度，進而保證整個系統的安全穩定運行，從而能夠提高電力系統運行控制的穩定性。

技術領域

本發明涉及電力系統運行控制技術領域，具體涉及基于暫態分區和預測控制的動態無功儲備協調優化方法。

背景技術

對電網的電壓穩定性進行準確評估，需要準確捕捉電網核心動態并且確定電網當前的電壓穩定狀態。在此基礎上，還要求能夠合理準確地預測電網狀態在未來一段時間的變化，最后計算出電網安全運行的裕度或邊界。其中，動態無功儲備可有效反映系統的電壓穩定程度，具有直觀、計算簡便的優點。

現有的無功優化僅以穩態電壓分布為目標控制容抗器組和發電機，在故障情況下運行方式可能并不合理，一旦發生換相失敗故障，容易因動態無功儲備不足，導致電網安全存在重大隱患。為此，公開號為CN111030196B的中國專利公開了《一種基于動態靈敏度的受端電網動態無功儲備優化方法》，首先建立交直流混聯系統的微分代數方程，并求取系統的一階動態靈敏度；然后針對當前狀況，建立動態無功儲備優化模型，并求解；求解完成后，各動態無功控制設備根據優化結果，進行穩態無功值的調整，如發電機需要在計算出動態無功儲備結果后預留出相應的無功儲備量。

上述現有方案的動態無功儲備優化方法使得交直流混聯電網受端發生換相失敗時仍然能夠安全運行，進而能夠提高電網運行的可靠性。然而，由于故障發生的瞬時性，短期電壓穩定評估必須在較短時間內給出安全評估結果，才能保證評估結果的時效性，但一味追求速度可能會導致計算結果的不準確，因此在系統建模和評估計算時，需要在準確性與快速性之間取得平衡。并且，由于系統遭遇大擾動的不確定性和隨機性，需要采取合理有效的控制手段，進而在保證經濟性的同時，最大限度減小電壓失穩事故的發生，保證電力系統的正常運行。因此，如何設計一種能夠以較快的速度和較小的控制代價減小故障或擾動的破壞程度的方法是亟需解決的技術問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種基于暫態分區和預測控制的動態無功儲備協調優化方法，能夠以較快的速度和較小的控制代價減小故障或擾動的破壞程度，進而保證整個系統的安全穩定運行，從而能夠提高電力系統運行控制的穩定性。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

基于暫態分區和預測控制的動態無功儲備協調優化方法，包括以下步驟：

S1：根據暫態母線電壓特點建立對應的暫態電壓穩定綜合評定指標，即TVSI；

S2：基于TVSI評估故障嚴重程度，進而對電網進行故障分區；

S3：以故障分區的結果為基礎，通過預想故障集的掃描、TVSI的靈敏度分析和無功儲備優化對無功優化問題進行求解；

S4：對無功優化問題的求解結果進行優化，通過慢速動態無功補償裝置置換無功出力，生成動態無功備用優化的控制優化模型，實現對應設備的協調控制。

優選的，步驟S1中，暫態電壓穩定綜合評定指標包括低電壓恢復分量指標、振蕩程度分量指標和恢復穩態分量指標，分別用于從電壓跌落的幅度和持續時間、電壓振蕩幅度和衰減速度以及電壓恢復水平三個方面對故障的嚴重程度進行定量描述。

優選的，步驟S1中，通過如下步驟構建低電壓恢復分量指標：