一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，包括以下步骤：从实时数据库读取优化控制计算所需数据信息，并对读取到的数据信息进行滤波处理；预先构建分层协调控制模型，结合步骤S1得到的数据信息，通过模型求解计算，输出得到优化结果；下发优化结果并执行，完成控制过程。与现有技术相比，本发明专利技术能够可靠地对风电场与多类型无功补偿设备间的无功功率进行优化协调配置，避免风电机组无功出力调整对电力系统带来的负面影响。机组无功出力调整对电力系统带来的负面影响。机组无功出力调整对电力系统带来的负面影响。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法


[0001]本专利技术涉及网源动态电压控制
，尤其是涉及一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法。

技术介绍

[0002]对于常规的电力系统电压稳定性研究而言，电压失稳或电压崩溃的现象都是从受端系统的负荷点开始的，由于负荷需求超出电力网络传输功率的极限，系统已经不能维持负荷的功率与负荷所需吸收的功率之间的平衡，系统丧失了平衡点，引起电压失稳现象的发生。而对于并网风电场的地区电网而言，在风电场处于高出力运行状态时，本来是受端负荷的系统转化成为送端系统，但根据世界各国实际的风电场运行经验，其电压稳定性降低的问题仍然出现，这是由于风电场的无功特性引起的：风电场的无功仍可以看作是一个正的无功负荷，由于电压稳定性与无功功率的强相关性，因此风电场引起的电压稳定性降低或电压崩溃现象在本质上与常规电力系统电压失稳的机理是一致的。在常规电力系统的研究中，系统的扰动主要是负荷增加；而在包含风电场的电力系统电压稳定性研究中，系统的扰动则是风速变化引起的风电场出力的变化甚至是电网发生的大扰动故障，因此有必要针对包含风电场的电力系统进行电压/无功调节，以确保电力系统的电压稳定性。
[0003]为实现电压/无功的有效调节与管理，分级的电压控制模式在世界范围内得到广泛应用。其中，较为合理的分级模式为根据隶属关系将电压控制分为三个层级，即三级电压控制(TVR)，二级电压控制(SVR)和一级电压控制(PVR)。在此模式下，SVR的主要目标是以某种协调策略优化设定本区域内PVR控制层的各电压管理装置(受控发电机的励磁器，SVC控制器等)的参考值，使中枢点的电压值偏离TVR控制层优化后下发的中枢点电压参考值在可接受的范围之内。但对于风电场电压无功控制系统来说，由于涉及到实际调整风电机组的无功出力，对电网影响较大，并且风电场中包含多种类型无功补偿设备，若单纯将传统的分级电压控制模式应用于包含风电场的电力系统，必然将会对电力系统带来负面影响，无法实现可靠的无功电压控制，而如何充分考虑电压耦合特性，以实现网源无功电压分层协调控制，已经成为当前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，能够可靠地对风电场与多类型无功补偿设备间的无功功率进行优化协调配置，避免风电机组无功出力调整对电力系统带来的负面影响。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1、从实时数据库读取优化控制计算所需数据信息，并对读取到的数据信息进行滤波处理；
[0007]S2、预先构建分层协调控制模型，结合步骤S1得到的数据信息，通过模型求解计
算，输出得到优化结果；
[0008]S3、下发优化结果并执行，完成控制过程。
[0009]进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0010]S11、获取总支路数、总节点数、总发电机数、总变压器支路数和总并联补偿数，用以确定优化控制中所要生成动态数组的维数；
[0011]S12、读取风电场拓扑参数，包括支路信息、节点信息、风电机组信息、集中补偿设备信息；
[0012]S13、设置风电场无功电压协调优化控制计算的参数及约束实时上下限；
[0013]S14、对读取的数据进行校验，判断是否进行风电场无功电压协调优化控制计算：对当前采集断面数据进行分析，过滤掉错误的采样数据，防止由于瞬间扰动或通讯故障引起的数据波动进入下一环节，如果错误数据超过第一设定阈值或者有效数据小于第二设定阈值，则放弃此次控制，直接下发上次成功优化的控制指令。
[0014]进一步地，所述支路信息包括首末端节点号、阻抗、对地电纳、是否变压器支路、变比；
[0015]所述节点信息包括节点类型、电压幅值；
[0016]所述风电机组信息包括所在节点号、是否启停、有功出力、是否参与控制；
[0017]所述集中补偿设备信息包括所在节点号、已投容量。
[0018]进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0019]S21、初始化，包括设置计算精度、最大迭代次数、初始潮流点；
[0020]S22、获取优化问题的基本结构，包括目标函数、约束条件的数学形式；
[0021]S23、构造求解所需的系数矩阵，形成系统的初始节点导纳矩阵、约束函数雅克比矩阵、拉格朗日函数海森矩阵以及这些矩阵的稀疏结构；
[0022]S24、采用IPFA算法进行求解，得到优化结果，如果在设定的最大迭代次数内未能收敛到设置精度，则结束优化计算并放弃此次控制，直接下发上次成功优化的控制指令。
[0023]进一步地，所述步骤S22中目标函数包括风电机组电压稳定指标和无功源无功裕度指标；
[0024]所述约束条件包括等式约束和变量不等式约束，所述等式约束是各节点有功功率和无功功率平衡约束，即系统的潮流约束方程；
[0025]所述变量不等式约束包括并网点电压偏差约束、各节点电压幅值上下界约束、可调变压器抽头档位约束、集中无功补偿设备容量约束和风机无功出力约束。
[0026]进一步地，所述目标函数具体为：
[0027]min f(x)＝ω
v
||ΔV
G
||2+ω
c
||ΔQ
C
||2[0028][0029][0030][0031]其中，N
G
为风电场中所有参与无功电压控制的风电机组集合，分别为可控风电机组i的实时电压和参考电压，N
C
为参与无功电压控制的无功源节点集合，包括DFIG节点和集中补偿设备节点，α
i
为不同无功控制单元的加速因子，为不同无功控制单元的加速因子，分别为无功控制单元i的实时无功、可调无功上限、可调无功下限以及无功调节参考量，V
PCC
为风电场并网点实时电压，为上级调度下达的并网点电压控制指令，为允许的控制误差，为电压控制死区。
[0032]进一步地，所述潮流约束方程具体为：
[0033][0034][0035]其中，N
S
为总的节点集合。
[0036]进一步地，所述变量不等式约束具体为：
[0037][0038][0039]其中，N
T
为全部有载调压变压器集合。
[0040]进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0041]S31、对优化结果进行数据合理性检查，若检查通过，则执行步骤S32，否则结束当前控制过程；
[0042]S32、优化结果下发执行。
[0043]进一步地，所述步骤S31具体是检查优化结果中调控电压是否在控制母线电压上下限之内以及调整值是否在设定调整范围内。
[0044]进一步地，所述步骤S32具体是根据优化结果，一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、从实时数据库读取优化控制计算所需数据信息，并对读取到的数据信息进行滤波处理；S2、预先构建分层协调控制模型，结合步骤S1得到的数据信息，通过模型求解计算，输出得到优化结果；S3、下发优化结果并执行，完成控制过程。2.根据权利要求1所述的一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11、获取总支路数、总节点数、总发电机数、总变压器支路数和总并联补偿数，用以确定优化控制中所要生成动态数组的维数；S12、读取风电场拓扑参数，包括支路信息、节点信息、风电机组信息、集中补偿设备信息；S13、设置风电场无功电压协调优化控制计算的参数及约束实时上下限；S14、对读取的数据进行校验，判断是否进行风电场无功电压协调优化控制计算：对当前采集断面数据进行分析，过滤掉错误的采样数据，防止由于瞬间扰动或通讯故障引起的数据波动进入下一环节，如果错误数据超过第一设定阈值或者有效数据小于第二设定阈值，则放弃此次控制，直接下发上次成功优化的控制指令。3.根据权利要求2所述的一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，其特征在于，所述支路信息包括首末端节点号、阻抗、对地电纳、是否变压器支路、变比；所述节点信息包括节点类型、电压幅值；所述风电机组信息包括所在节点号、是否启停、有功出力、是否参与控制；所述集中补偿设备信息包括所在节点号、已投容量。4.根据权利要求1所述的一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21、初始化，包括设置计算精度、最大迭代次数、初始潮流点；S22、获取优化问题的基本结构，包括目标函数、约束条件的数学形式；S23、构造求解所需的系数矩阵，形成系统的初始节点导纳矩阵、约束函数雅克比矩阵、拉格朗日函数海森矩阵以及这些矩阵的稀疏结构；S24、采用IPFA算法进行求解，得到优化结果，如果在设定的最大迭代次数内未能收敛到设置精度，则结束优化计算并放弃此次控制，直接下发上次成功优化的控制指令。5.根据权利要求4所述的一种考虑电压耦合特性的网源无功电压分层协调控制方法，其特征在于，所述步骤S22中目标函数包括风电机组电压稳定指标和无功源无功裕度指标；所述约束条件包括等式约束和变量不等式约束，所述等式约束是各节点有功功率和无功功率平衡约束，即系...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄阮明，张铭，王晓晖，费斐，李灏恩，吴恩琦，田新首，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：