一種適應(yīng)多種能源接入的電力系統(tǒng)無功電壓快速協(xié)調(diào)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，尤其是一 種適應(yīng)多種能源接入的電力系統(tǒng)無功電壓快速協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國清潔能源行業(yè)的快速發(fā)展，新能源投產(chǎn)規(guī)模逐年增大，新能源密集接入 后對(duì)電網(wǎng)的影響也越來越大。風(fēng)電及小水電等波動(dòng)性電源出力的隨機(jī)性，使得區(qū)域電網(wǎng) 的無功電壓控制任務(wù)艱巨，盡管新能源站點(diǎn)往往配置了連續(xù)性無功補(bǔ)償設(shè)備（如SVC、SVG 等），但由于造價(jià)高，配置容量相對(duì)較??；其次電網(wǎng)中普遍配置的離散型無功設(shè)備由于受到 調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)次數(shù)的限制，不能夠快速平抑新能源出力變化帶來的無功電壓波動(dòng)。因此， 必須采取有效的多能源接入電力系統(tǒng)無功協(xié)調(diào)控制措施，使得離散型、連續(xù)型無功補(bǔ)償設(shè) 備達(dá)到快速配合補(bǔ)償?shù)哪康?，確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0003] 目前關(guān)于新能源接入系統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)備協(xié)調(diào)控制研究較少，且主要集中于風(fēng)電 并網(wǎng)方面。有學(xué)者提出針對(duì)單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的無功補(bǔ)償設(shè)備的協(xié)調(diào)控制策略，即以風(fēng)電場(chǎng)升壓 站為核心，借鑒變電站綜合無功控制的分區(qū)圖原理，對(duì)變壓器分接頭、電容器和風(fēng)電機(jī)組無 功出力進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，但PCC狀態(tài)落在可行域邊界附近時(shí)仍然存在設(shè)備頻繁調(diào)節(jié)的問題。 另有學(xué)者提出基于電網(wǎng)運(yùn)行計(jì)劃和風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)信息的多時(shí)間尺度無功補(bǔ)償設(shè)備協(xié)調(diào) 策略，但此種方式對(duì)風(fēng)功率預(yù)測(cè)信息的準(zhǔn)確程度要求過高。此外，以上研究均為針對(duì)單一風(fēng) 電場(chǎng)的無功設(shè)備協(xié)調(diào)策略，并未考慮各風(fēng)電場(chǎng)之間及風(fēng)電場(chǎng)與區(qū)域電網(wǎng)樞紐站之間的無功 補(bǔ)償設(shè)備協(xié)調(diào)控制過程。因此，針對(duì)研究的不足，針對(duì)多種能源接入電力系統(tǒng)的無功設(shè)備協(xié) 調(diào)控制問題進(jìn)行研究顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，提出了一種適應(yīng)多種能源接入的 電力系統(tǒng)無功快速協(xié)調(diào)控制方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種適應(yīng)多種能源接入的電力系統(tǒng)無功電壓快速協(xié) 調(diào)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :采集新能源集中并網(wǎng)區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)，所述的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括關(guān)口無功/電壓 狀態(tài)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)出力、樞紐站及小水電站集中并網(wǎng)變電站實(shí)時(shí)負(fù)荷、各無功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)時(shí) 運(yùn)行狀態(tài)；接收上級(jí)AVC下發(fā)無功/電壓指令；
[0007] 步驟2 :判斷實(shí)時(shí)關(guān)口無功/電壓狀態(tài)是否滿足上級(jí)AVC系統(tǒng)下發(fā)指令？
[0008] 若滿足，則控制對(duì)象確定為風(fēng)電場(chǎng)升壓變配置的無功補(bǔ)償設(shè)備SVG，建立以電壓偏 離值表最小為目標(biāo)的無功優(yōu)化模型；
[0009] 若不滿足，則控制對(duì)象確定為所有控制站點(diǎn)配置的無功補(bǔ)償設(shè)備，以上級(jí)AVC下 發(fā)樞紐站高壓側(cè)關(guān)口無功/電壓指標(biāo)為約束，建立無功優(yōu)化模型，并在模型中的無功優(yōu)化 目標(biāo)中加入小水電群集中并網(wǎng)變電站、風(fēng)電場(chǎng)升壓變無功裕度指標(biāo)；
[0010] 步驟3 :調(diào)用智能優(yōu)化算法進(jìn)行迭代計(jì)算，得到各站點(diǎn)控制無功補(bǔ)償設(shè)備的無功 調(diào)節(jié)量；其中，在實(shí)時(shí)關(guān)口無功/電壓不滿足上級(jí)AVC系統(tǒng)下發(fā)指令情況時(shí)，需要按照離散 變量歸整原則對(duì)離散變量進(jìn)行歸整操作；
[0011] 步驟4:形成各無功補(bǔ)償設(shè)備控制指令并進(jìn)行下發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)多能源接入電力系 統(tǒng)無功電壓的快速調(diào)節(jié)。
[0012] 作為優(yōu)選，步驟2中滿足上級(jí)AVC下發(fā)指令情況下建立的無功優(yōu)化模型為：
[0014] 式中，F(xiàn)為無功優(yōu)化總目標(biāo)，AVad為電壓偏離目標(biāo)值，
為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓 罰函數(shù)，為關(guān)口電壓罰函數(shù)，AQ 為關(guān)口無功越限罰函數(shù)；N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù);M為控制 的風(fēng)電場(chǎng)個(gè)數(shù)\2和λ 3分別為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓、關(guān)口電壓和關(guān)口無功越限懲罰系數(shù)；
[0015] 步驟2中不滿足上級(jí)AVC下發(fā)指令情況下建立的無功優(yōu)化模型為：
[0019] 式中，F(xiàn)為無功優(yōu)化總目標(biāo)，AVad為電壓偏離目標(biāo)值，QvS小水電站集中并網(wǎng)變 電站無功裕度目標(biāo)值，Q w為風(fēng)電場(chǎng)升壓變無功裕度目標(biāo)值；γ i、γ2、丫3分別表示分配給 λ Vad、Qv、Qw三者的目標(biāo)權(quán)重。
[0020] 作為優(yōu)選，步驟3中所述的離散變量歸整原則為：
[0021] 設(shè)離散變量X1在連續(xù)化方式下尋優(yōu)后得到的最優(yōu)值為X i。，所在整數(shù)區(qū)間為[X1 _，X1 _]，上一次所述的離散變量控制指令為X' i，則：
[0022] 若X10OC1 _+ Δ X，則所述的離散變量X1歸整為X i
[0023] 若DX1 Δ X，則所述的離散變量X1歸整為X i
[0024] 若X1 _+ A X < K X i Μχ- Δ X，又分為下述兩種情況：情況1、若X' A X i _，則 所述的離散變量X1歸整為X1 情況2、若)T _，則所述的離散變量X1歸整為X 1 _。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0026] (1)本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)區(qū)域電網(wǎng)無功電壓控制模式進(jìn)行了改進(jìn)，即在關(guān)口無功/電壓 狀態(tài)滿足上級(jí)AVC系統(tǒng)下發(fā)指標(biāo)的情況下只對(duì)連續(xù)性無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行控制，減少了控制 對(duì)象，縮短了在線計(jì)算時(shí)間；
[0027] (2)本發(fā)明在關(guān)口無功/電壓狀態(tài)不滿足上級(jí)AVC系統(tǒng)下發(fā)指標(biāo)的情況下，將風(fēng)電 場(chǎng)升壓變、小水電群集中并網(wǎng)變電站無功裕度指標(biāo)引入優(yōu)化目標(biāo)中，使得無功補(bǔ)償量在樞 紐站、小水電站集中并網(wǎng)變電站和風(fēng)電場(chǎng)升壓變之間進(jìn)行合理的分配；
[0028] (3)本發(fā)明提出的離散變量歸整規(guī)則能夠有效地減少離散型無功設(shè)備的動(dòng)作次 數(shù)，使得離散型、連續(xù)型無功設(shè)備達(dá)到快速配合補(bǔ)償?shù)男Ч?br>【附圖說明】
[0029] 圖1 :是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
[0030] 圖2 :是本發(fā)明實(shí)施例的電網(wǎng)電氣接線圖。
[0031] 圖3 :是本發(fā)明實(shí)施例的電網(wǎng)全天負(fù)荷變化曲線。
[0032] 圖4 :是本發(fā)明實(shí)施例的電網(wǎng)風(fēng)電出力變化曲線。
[0033] 圖5 :是本發(fā)明實(shí)施例的電網(wǎng)將無功裕度指標(biāo)引入優(yōu)化目標(biāo)前后，風(fēng)電場(chǎng)1配置 SVG投入容量對(duì)比圖。
[0034] 圖6:是本發(fā)明實(shí)施例的電網(wǎng)將無功裕度指標(biāo)引入優(yōu)化目標(biāo)前后，風(fēng)電場(chǎng)2配置 SVG投入容量對(duì)比圖。
[0035] 圖7 :是本發(fā)明實(shí)施例的電網(wǎng)采用提出的離散變量歸整原則前后，樞紐站電容器 動(dòng)作情況對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā) 明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0037] 請(qǐng)見圖1，本發(fā)明提出的一種適應(yīng)多種能源接入的電力系統(tǒng)無功電壓快速協(xié)調(diào)控 制方法，包括以下步驟：
[0038] 步驟1 :采集新能源集中并網(wǎng)區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括關(guān)口無功/電壓狀態(tài)、 風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)出力、樞紐站及小水電站集中并網(wǎng)變電站實(shí)時(shí)負(fù)荷、各無功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行 狀態(tài)；接收上級(jí)AVC下發(fā)無功/電壓指令；
[0039] 在本實(shí)施例中，采用貴州省某地區(qū)實(shí)際電網(wǎng)為例，如圖2所示，其中風(fēng)電場(chǎng)1為雙 饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量為198MW，風(fēng)電場(chǎng)2為雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量為99MW ;樞紐變電 站主變?nèi)萘繛?80MVA，配置有4 X 7. 5Mvar電容器組，未配置無功補(bǔ)償裝置SVC，小水電站集 中并網(wǎng)變電站主變?nèi)萘繛?0MVA，配置有2X4Mvar電容器組，風(fēng)電場(chǎng)1、2升壓變均配置有 5Mvar SVG。一天24小時(shí)內(nèi)負(fù)荷功率變化曲線如圖3所示，風(fēng)電場(chǎng)出力功率變化曲線如圖 4所示。
[0040] 步驟2 :判斷實(shí)時(shí)關(guān)口無功/電壓狀態(tài)是否滿足上級(jí)AVC系統(tǒng)下發(fā)指令；
[0041] 若滿足，則控制對(duì)象確定為風(fēng)電場(chǎng)升壓變配置的無功補(bǔ)償設(shè)備SVG，建立以電壓偏 離值表最小為目標(biāo)的無功優(yōu)化模型；其中無功優(yōu)化模型為：
[0043] 式中，F(xiàn)為無功優(yōu)化總目標(biāo)，AVad為電壓偏離目標(biāo)值，
為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓罰 函數(shù)，為關(guān)口電壓罰函數(shù)，AQ 為關(guān)口無功越限罰函數(shù)；N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù);M為控制的 風(fēng)電場(chǎng)個(gè)數(shù)；λρ \2和λ 3分別為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓、關(guān)口電壓和關(guān)口無功越限懲罰系數(shù)。
[0044] 若不滿足，則控制對(duì)象確定為所有控制站點(diǎn)配置的無功補(bǔ)償設(shè)備，以上級(jí)