一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法，属于电网调度技术领域。本发明专利技术方法利用电网实时运行的模型和数据，从整个系统的角度，推算出未来电网潮流的分布状态和变化的趋势，研究未来潮流状态下的电网无功电压运情况，并计算得出最佳的无功电压调整方案，以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环的进行电压的实时优化控制。通过连续循环执行本方法,实现电网未来潮流状态连续增长过程中的无功电压自动控制,为电网未来潮流状态下的自动电压控制提共参考和依据,优化无功电压自动控制策略,提高无功电压自动控制水平。

An automatic control method of reactive power and voltage based on the future power flow state of power grid

【技术实现步骤摘要】
一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法
本专利技术涉及一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法，属于电网调度

技术介绍
自动电压控制(以下简称AVC，AutomaticVoltageControl)系统是实现输电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用输电网实时运行数据，从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂各发电机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送，电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的无功设备控制策略为对无功补偿设备的投切指令，无功设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器时，母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器，以完成无功设备的投入或切除。电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的数据，计算母线的电压、各元件的功率及网损，并对电网各处的运行状态进行评估。再根据计算得到的数据对电网系统的运行进行监测和优化，从而提高供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以评估当前系统中母线的电压、支路的功率等参数是否超限；如果出现异常，就应采取措施，调整运行方式。利用电网实时运行的模型和数据，从整个系统的角度，科学推算出未来电网潮流的分布状态和变化的趋势，研究未来潮流状态下，电网无功电压运情况，并计算得出最佳的无功电压调整方案，以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环的进行电压的实时优化控制。解决了无功电压优化控制方案的在线生成，实时下发，闭环自动控制等一整套分析、决策、控制；再分析，再决策、再控制的无功电压追踪控制问题。能够有效地克服传统电网无功电压管理机制中存在的不足，解决电网未来面临的电压控制问题。电力能源在社会经济的飞速发展过程中扮演着关键的角色,保障电网系统安全稳定运行是电网调度是一项重要任务。在实际应用中,随着电网的快速建设以及用电量的快速增长，电网调度不能够发现负荷增长过程电网内的存在隐患,因此研究未来电网潮流状态下无功电压自动控制，可有效的降低电网运行事故发生的几率,确保电网安全运行,给客户带来更优质的用户体验。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法，以克服已有技术的缺点，利用电网实时运行的模型和数据，从整个系统的角度，推算出未来电网潮流的分布状态和变化的趋势，研究未来潮流状态下，电网无功电压运情况，并计算得出最佳的无功电压调整方案，以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环的进行电压的实时优化控制。本专利技术提出的基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法，包括以下步骤：(1)设定自动电压控制周期为Tc；(2)从电压自动控制的历史断面中，读取Tr时刻的电网模型M和基态电网潮流断面Fr，将电网在未来时刻Tf时的电网潮流断面记为未来电网潮流状态Ff；(3)在每个自动电压控制周期Tc到来时，从自动电压控制系统中读取未来电网潮流状态Ff的有功功率变化率Spf和总无功功率变化率Sqf；(4)在当前自动电压控制时刻t0，计算电网模型M中可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中的有功功率值和无功功率值，设可调节负荷LD的序号为l，l＝1……L，L表示电网模型M中可调节负荷LD的总数量,计算方法如下：(4-1)初始化时，设电网模型M中可调节负荷LD的总有功变化量ΔPsum＝0；(4-2)从步骤(1)的基态潮流断面Fr中读取第l个可调节负荷LD的有功功率值Pr,l，根据步骤(3)有功功率变化率Spf，计算第l个可调节负荷LD的有功功率变化量ΔPl：ΔPl＝Pr,l*Spf(4-3)根据(4-2)的有功功率变化量ΔPl，计算第l个可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中的有功功率值Pf,l：Pf,l＝Pr,l+ΔPl将计算得到的Pf,l的记入一个数组L'P中：L'P＝[l,l＝1,..L][Pf,l](4-4)根据步骤(4-2)的有功功率变化量ΔPl，利用下式计算得到电网模型M中可调节负荷LD总有功变化量ΔPsum，ΔPsum＝ΔPsum+ΔPl；(4-5)从步骤(1)基态潮流断面Fr读取第l个可调节负荷LD的无功功率值Qr,l，根据步骤(3)有功功率变化率参数Sqf，计算得出第l个可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中的无功功率值Qf,l：Qf,l＝Qr,l*(1+Sqf)将无功功率值Qf,l记入数组L'q中：L'q＝[l,l＝1,..L][Qf,l](4-6)使得l＝l+1，遍历电网模型M中的所有L个可调节负荷LD，重复步骤(4-2)-步骤(4-5)，分别得到可调节负荷LD的有功功率值数组L'P、无功功率值数组L'q和有功功率总变化量ΔPsum；(5)在当前自动电压控制时刻t0，计算电网模型M中无功可调节发电机GEN在未来潮流状态Ff中的无功功率值，设发电机GEN序号为g，g＝1……G，G表示电网模型M中无功可调节发电机GEN的总数量,计算方法如下：(5-1)从步骤(1)基态潮流断面Fr中读取第g个无功可调节发电机GEN的无功功率值Qr,g，根据步骤(3)有功功率变化率参数Sqf，计算得到第g个无功功率可调节发电机GEN在未来潮流状态Ff中无功功率值Qf,g：Qf,g＝Qr,g*(1+Sqf)将计算得到的无功功率值Qf,g记入数组G'q中：G'q＝[g,g＝1,..G][Qf,g](5-2)遍历并计算电网模型M中所有G个无功功率可调节发电机GEN，重复步骤(5-1)，计算得到遍历并计算电网模型M中所有G个无功功率可调节发电机GEN的无功功率值数组G'q，进入步骤(6)；(6)在当前自动电压控制时刻t0，根据步骤(4)得到的电网模型M中所有可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中有功功率总变化量ΔPsum，利用小步长多轮次的原则，从有功功率可调节发电机UN中选择实际有功可调节能力较强的W个机组参与未来潮流状态Ff的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)设定自动电压控制周期为T

【技术特征摘要】
1.一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)设定自动电压控制周期为Tc；
(2)从电压自动控制的历史断面中，读取Tr时刻的电网模型M和基态电网潮流断面Fr，将电网在未来时刻Tf时的电网潮流断面记为未来电网潮流状态Ff；
(3)在每个自动电压控制周期Tc到来时，从自动电压控制系统中读取未来电网潮流状态Ff的有功功率变化率Spf和总无功功率变化率Sqf；
(4)在当前自动电压控制时刻t0，计算电网模型M中可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中的有功功率值和无功功率值，设可调节负荷LD的序号为l，l＝1……L，L表示电网模型M中可调节负荷LD的总数量,计算方法如下：
(4-1)初始化时，设电网模型M中可调节负荷LD的总有功变化量ΔPsum＝0；
(4-2)从步骤(1)的基态潮流断面Fr中读取第l个可调节负荷LD的有功功率值Pr,l，根据步骤(3)有功功率变化率Spf，计算第l个可调节负荷LD的有功功率变化量ΔPl：
ΔPl＝Pr,l*Spf
(4-3)根据(4-2)的有功功率变化量ΔPl，计算第l个可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中的有功功率值Pf,l：
Pf,l＝Pr,l+ΔPl
将计算得到的Pf,l的记入一个数组L'P中：
L'P＝[l,l＝1,..L][Pf,l]
(4-4)根据步骤(4-2)的有功功率变化量ΔPl，利用下式计算得到电网模型M中可调节负荷LD总有功变化量ΔPsum，ΔPsum＝ΔPsum+ΔPl；
(4-5)从步骤(1)基态潮流断面Fr读取第l个可调节负荷LD的无功功率值Qr,l，根据步骤(3)有功功率变化率参数Sqf，计算得出第l个可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中的无功功率值Qf,l：
Qf,l＝Qr,l*(1+Sqf)
将无功功率值Qf,l记入数组L'q中：
L'q＝[l,l＝1,..L][Qf,l]
(4-6)使得l＝l+1，遍历电网模型M中的所有L个可调节负荷LD，重复步骤(4-2)-步骤(4-5)，分别得到可调节负荷LD的有功功率值数组L'P、无功功率值数组L'q和有功功率总变化量ΔPsum；
(5)在当前自动电压控制时刻t0，计算电网模型M中无功可调节发电机GEN在未来潮流状态Ff中的无功功率值，设发电机GEN序号为g，g＝1……G，G表示电网模型M中无功可调节发电机GEN的总数量,计算方法如下：
(5-1)从步骤(1)基态潮流断面Fr中读取第g个无功可调节发电机GEN的无功功率值Qr,g，根据步骤(3)有功功率变化率参数Sqf，计算得到第g个无功功率可调节发电机GEN在未来潮流状态Ff中无功功率值Qf,g：
Qf,g＝Qr,g*(1+Sqf)
将计算得到的无功功率值Qf,g记入数组G'q中：
G'q＝[g,g＝1,..G][Qf,g]
(5-2)遍历并计算电网模型M中所有G个无功功率可调节发电机GEN，重复步骤(5-1)，计算得到遍历并计算电网模型M中所有G个无功功率可调节发电机GEN的无功功率值数组G'q，进入步骤(6)；
(6)在当前自动电压控制时刻t0，根据步骤(4)得到的电网模型M中所有可调节负荷LD在未来潮流状态Ff中有功功率总变化量ΔPsum，利用小步长多轮次的原则，从有功功率可调节发电机UN中选择实际有功可调节能力较强的W个机组参与未来潮流状态Ff的有功功率调节，参与调节的机组编号为Ci，i表示能力较强机组的序号,W表示能力较强机组的总数量，i＝1……W，初始化时，设i＝1，包括以下步骤：
(6-1)计算电网模型M有功功率可调节发电机UN的实际有功功率可调节能力，设有功可调节发电机UN序号为u，u＝1……U，U表示电网模型M有功功率可调节发电机UN的总数量,计算方法如下：
(6-1-1)从步骤(1)基态潮流断面Fr分别读取第u个有功功率可调节发电机UN的有功功率值Pr,u、有功功率上限值Pmax,u、有功功率下限值Pmin,u、实际有功功率值Pral,u和电厂自用电有功功率Puse.u；
(6-1-2)计算第u个有功功率可调节发电机UN的实际可增有功功率值Pmax,up,u和实际可减少有功功率值Pmax,dw,u：



将第u个有功功率可调节发电机UN实际可增有功功率值Pmax,up,u记录到数组Umax,up中，将第u个有功可调节发电机UN实际可减有功功率值Pmax,dw,u记入数组Umax,dw中，
Umax,up＝[u,u＝1,2....U][Pmax,up,u]
Umax,dw＝[u,u＝1,2....U][Pmax,dw,u]
(6-1-3)遍历电网模型M中所有U个有功功率可调节发电机UN，重复步骤(6-1-2)，得到有功功率可调节发电机UN的实际有功功率调节能力；
(6-2)根据步骤(6-1)的电网模型M中所有有功可调节发电机UN实际有功调节能力，选择1台实际有功功率调节能力最大的机组，参与未来潮流状态Ff的有功功率调节，记该机组的编号为Ci，并计算该机组Ci的实际有功功率调节量ΔPadj，包括以下步骤：
(6-2-1)设Ci＝0，ΔPadj＝0；
(6-2-2)从自动电压控制系统中读取自动电压控制周期Tc单台机组的有功功率调节步长参数ΔPmax；
(6-2-3)对步骤(3)中的有功功率变化率参数Spf进行判断，若Spf≥0，则进入步骤(6-2-4)，若Spf<0，则进入步骤(6-2-5)；
(6-2-4)根据步骤(6-1)的电网模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康，唐浩，李小江，李立，张浩，钱乙卫，汤磊，崔葛安，刘永锋，李惠琴，郭晨，李永，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司，国家电网有限公司，北京清大高科系统控制有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61