一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法技术

本发明专利技术涉及电力系统规划领域，为一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，包括随机生成P个仿真场景和P个速度向量；对每一个仿真场景进行电磁暂态仿真求解得到电磁暂态仿真的结果，基于电磁暂态仿真的结果计算每一个场景的优化目标；重复步骤S2直至遍历P个仿真场景，选取迭代过程中每个仿真场景的历史最优解和所有全局的最优解；更新每个场景的速度值向量，基于更新的速度值向量计算更新每个场景的静态无功补偿器容量配置方案；重复进行步骤S2

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法


[0001]本专利技术涉及电力系统规划领域，具体涉及一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法。

技术介绍

[0002]随着大量的HVDC传输线和新能源被接入电网，传统的交流电网逐渐演变为以HVDC直流输电为骨干网架、接入了大量新能源发电和分布式用电设备的交直流混联电网。大量的电力电子设备伴随着非线性特性，包括复杂的动态响应、高频率和多时间尺度耦合。新型电力系统结构需求更多的无功支撑，这对电网的无功电压稳定性带来了新的挑战。安装无功补偿设备是一种补充无功支撑和改进电压稳定性的有效措施，相比于其它无功补偿设备(诸如同步调相机、静止无功发生器等)，静止无功补偿器在大小、价格和响应速度方面有着天然优势。
[0003]另一方面，对于大规模电网的动态特性分析依赖于时域仿真，传统上大型输变电系统的暂态稳定分析都是采用的机电暂态仿真程序，然而随着电力系统的发展，现代电网集成了越来越多的复杂元件，如可再生能源装置和高压直流输电装置，机电暂态仿真程序在面对换相失败，次同步振荡等复杂故障时，仿真精度已经达不到要求。因此，目前对实际电网的动态特性分析需要采用电磁暂态仿真。电力系统电磁暂态仿真的基本算法(electromagnetic transient program，以下简称为EMTP)是在20世纪60年代初由Dommel等人提出，最初是用来研究电力系统暂态过电压的问题。随着技术发展，电网中的高压直流输电系统和电力电子元件的越来越多，为了更好的仿真电网的暂态过程，电磁暂态仿真越来越重要，出现了商用化的使用较为成熟的电磁暂态仿真软件，如EMTP
‑
RV，PSCAD/EMTDC和CloudPSS等。
[0004]实际输电网在运行中遇到传输线故障接地等问题时，可能会导致整个网架出现电压波动，进一步引发直流输电换相失败等问题，影响电网的安全稳定运行。对于电网在运行中可能出现的电压失稳的问题，需要在特定节点处添加静止无功补偿器提供无功支撑。对于成千上万节点的大规模电力系统而言，有很多可供选择新增静止无功补偿器的位置，然而并非所有选址都能满足电网电压失稳问题，各个选址及容量的配置对电网的无功电压支撑能力也有差别。目前对于新增静止无功补偿器的选址及定容配置问题仍然缺少研究，需要一种静止无功补偿器的选址优化方法。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术所存在的技术问题，本专利技术提供一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，可以综合考量经济性和电力系统稳定性，找到最适合于新建静态无功补偿器的母线位置，为系统的无功电压支撑提供优化的策略方案。
[0006]本专利技术可以通过采取如下技术方案达到：
[0007]一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，所述方法包括：
[0008]S1、随机生成P个仿真场景和P个速度向量，每个仿真场景对应一种静态无功补偿器的配置方案；
[0009]S2、对每一个仿真场景进行电磁暂态仿真求解得到电磁暂态仿真的结果，根据系统的故障严重程度指数设定场景的优化目标，基于电磁暂态仿真的结果计算每一个场景的优化目标；
[0010]S3、重复步骤S2直至遍历P个仿真场景，选取迭代过程中每个仿真场景的局部最优解和所有全局的最优解；
[0011]S4、更新每个场景的速度值向量，基于更新的速度值向量计算更新每个场景的静态无功补偿器容量配置方案；
[0012]S5、重复进行步骤S2
‑
S4直到迭代收敛，得到各条母线上的局部最优的配置方案，确定最终全局的静止无功补偿器的定容选址方案。
[0013]优选地，所述根据系统的故障严重程度指数设定场景的优化目标包括：当系统的故障严重程度指数小于等于预设值，场景的优化目标为总投资成本；当系统的故障严重程度指数大于预设值时，场景的优化目标为总投资成本和故障严重程度指数的综合值。
[0014]优选地，所述的一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，其特征在于，所述优化目标的函数f为：
[0015][0016]其中，系统有M条母线，ε为一个预设值，A为常数，Q
j
为在母线j处部的静态无功补偿器容量，c
j
为在第j条母线部署单位容量的静止无功补偿器所需的成本。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0018]本专利技术提供一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，采用电磁暂态仿真计算结果来作为静态无功补偿器选址方案的数据来源，具有较高的准确性；优化目标函数的计算中采用了故障严重程度以及建立静态无功补偿器的投入资金综合计算优化目标函数，可以综合考量经济性和电力系统稳定性，可以找到最适合于新建静态无功补偿器的母线位置，为系统的无功电压支撑提供优化的策略方案。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0020]图1是本专利技术实施例中的一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法的流程图；
[0021]图2是本专利技术实施例中的故障严重程度指数计算示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图和实施例，对本专利技术技术方案做进一步详细描述，显然所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，本专利技术的实施方式并不限于此。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1：
[0024]对于电网在运行中可能出现的电压失稳的问题，需要在特定节点处添加静止无功补偿器，选择新增静止无功补偿器的位置能满足电网电压失稳问题，选址及容量的配置能满足电网的无功电压支撑能力。本专利技术提出了一个基于电磁暂态仿真的静止无功补偿器选址及定容配置优化方法，针对电网的故障场景，基于WECC/NERC标准的典型场景故障严重程度的计算方法，计算各选址定容方案下的故障严重程度及总容量，并利用迭代算法计算最优的选址定容配置策略，可以用于指导电网建设及预防事故，可以找到最适合于新建静态无功补偿器的母线位置，为系统的无功电压支撑提供优化的策略方案。
[0025]如图1所示，本专利技术所述的一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，包括以下步骤：
[0026]S1、随机生成P个仿真场景和P个速度向量，每个仿真场景对应一种静态无功补偿器的配置方案。生成的P个仿真场景和P个速度向量用于完成初始场景的配置，后续优化过程将从该初始场景开始迭代。
[0027]随机生成P个仿真场景，P可指定为任意正整数，优选地，P取5
‑
20，每个场景对应一种静态无功补偿器的配置方案，记为Q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，其特征在于，包括步骤：S1、随机生成P个仿真场景和P个速度向量，每个仿真场景对应一种静态无功补偿器的配置方案；S2、对每一个仿真场景进行电磁暂态仿真求解得到电磁暂态仿真的结果，根据系统的故障严重程度指数设定场景的优化目标，基于电磁暂态仿真的结果计算每一个场景的优化目标；S3、重复步骤S2直至遍历P个仿真场景，选取迭代过程中每个仿真场景的局部最优解和所有全局的最优解；S4、更新每个场景的速度值向量，基于更新的速度值向量计算更新每个场景的静态无功补偿器容量配置方案；S5、重复进行步骤S2
‑
S4直到迭代收敛，得到各条母线上的局部最优的配置方案，确定最终全局的静止无功补偿器的定容选址方案。2.根据权利要求1所述的一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，其特征在于，所述步骤S1包括：当备选的供添加静态无功补偿器的母线共有M条，一种静态无功补偿器的配置方案记为Q，Q＝[Q
1 Q2…
Q
M
]其中，Q1，Q2，
…
QM为M条母线各自添加的静态无功补偿器容量。3.根据权利要求1所述的一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，其特征在于，所述根据系统的故障严重程度指数设定场景的优化目标包括：当系统的故障严重程度指数小于等于预设值，场景的优化目标为总投资成本；当系统的故障严重程度指数大于预设值时，场景的优化目标为总投资成本和故障严重程度指数的综合值。4.根据权利要求3所述的一种基于电磁暂态仿真的静态无功补偿器定容选址方法，其特征在于，所述系统的故障严重程度指数可以通过以下公式计算：特征在于，所述系统的故障严重程度指数可以通过以下公式计算：其中，系统有N条母线，s(Q)为系统的故障严重程度指数，s
i
(Q)为第i条母线的故障严重程度指数，s
i
(Q,t)为第i条母线在t时刻故障严重程度指数，T是故障清除后的仿真总时间。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王红斌，黄青丹，陈义龙，许中，彭和平，郑欣，顾大德，孔令明，崔屹平，刘俊翔，张一荻，罗思敏，周凯，徐硕，范旭娟，杨珏，陈俊，陈雁，张显聪，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：