基于双向协调约束的省级与地区电网协调电压控制方法技术

本发明专利技术涉及基于双向协调约束的省级电网和地区电网协调电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。该方法包括：选择省级电网与地区各电网分界处变电站的变压器高压侧无功作为省级电网对地区电网的协调变量，选择当前周期省级电网与地区电网分界处各变电站的高压侧母线电压幅值作为地区电网对省级电网的协调变量；省级电网侧建立并求解省级电网最优潮流模型，得到省级电网内各节点的状态量、分界处变电站的变压器高压侧无功协调约束上限和下限：各地区电网控制中心将原有分界处变电站的变压器高压侧无功相关的约束条件替换地区电网上一个控制周期的协调约束条件，对本地区进行无功电压控制。本方法可有效降低网损，提高电网的电压安全水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统自动电压控制
，特别涉及。
技术介绍
自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现电网安全(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，其基本原理是通过协调控制发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，实现电网内无功电压的合理分布。 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，这要求其必须与电力系统本身的调度管理体制保持一致。中国互联电网规模十分庞大，其运行由分层分区的多级调度机构来负责管理，大区电网控制中心、省级电网控制中心和地区电网控制中心是其中比较有代表性的三个调度级别。通常情况下，大区电网控制中心负责管理跨省的500kV联络输电网，省级电网控制中心负责管理省内500/220kV输电网，地区电网控制中心负责管理地区内110/10kV配电网。 大区、省、地三级电网在物理上互联一体，但是调度管理上分层分区，这给全局电网的无功优化控制带来了极大困难。针对各级电网的独立控制方法，相互之间缺乏有效协调。事实上，由于各级电网之间互相影响，传统的独立控制方法存在很大局限性。随着自动电压控制系统在各级电网中的普遍推广，由于各自动电压控制系统的控制目标不一致、控制信息不共享、控制操作不同步，从而引发控制系统之间的冲突和过调等问题，最终导致控制频繁动作，并显著降低了控制品质。因此，大区电网、省级电网、地区电网之间的协调电压控制势在必行。 在大区电网控制中心和省级电网控制中心的协调(下简称网省协调)控制方面，本申请人曾经提出过专利授权号为ZL200710065588.9，名称为“一种大区电网与省级电网的协调电压控制方法”的相关方法，其核心思想是利用上下级的联合最优潮流计算实现网省电压控制。但该专利没有涉及省级电网和地区电网之间的协调(下简称省地协调)电压控制方法。省地协调电压控制与网省协调电压控制问题有显著区别，其特殊性主要表现在 (1)地区电网管辖的低压电网元件众多，数据量大，在省级电网控制中心无法完全建立或获取其模型，因此无法在省级电网控制中心通过全局优化计算进行协调控制。 (2)地区电网一般是以220kV母线为根节点的辐射状电网，其内部无功元件的投切作用最终都将体现在220kV变电站变压器关口无功变化上。 (3)大区电网、省级电网的控制手段以连续变量(发电机)为主，而地区电网的控制变量以离散变量为主，包括可投切低压电容、电抗，有载调压分接头档位等，其控制次数和控制时间间隔都受到严格限制，因此在控制算法方面更侧重使用启发型方法。 在省地协调控制方面，邹根华，郭玉金，姚诸香等在《大电网省地协调自动电压控制(AVC)的研究》(华中电力，2008年，第21卷第3期，9-11页)和《省地协调自动电压控制(AVC)实现方法的研究》(中国电力，2008年，第41卷第12期，6-9页)进行了研究，其核心思想是地区电网AVC系统上传无功上调能力和无功下调能力，在此基础上，省级电网AVC系统下发关口功率因数目标，要求地区电网追随。这种方法本质上以省级电网的利益为出发点，体现的是地区电网对省级电网的支持，但没有体现也无法实现省级电网对地区电网的支持作用。事实上，由于电网之间的紧密耦合，省级电网对地区电网的影响非常显著，省级电网的自动电压控制主要影响220kV母线电压，而220kV母线作为地区电网的根节点，将直接影响地区辐射电网的整体电压水平，如果省级电网将220kV电压向不合理的方向调节，可能导致整个地区辐射电网数十个低电压等级变电站控制设备的大面积动作，但在现有的控制模式下，一方面地区电网只能被动的接收省级电网下发的控制目标，无法针对省级电网不合理的控制行为进行反馈；另一方面，省级电网由于不掌握地区电网内部的具体信息，也无从判定本身的控制行为是否对地区电网产生了负面影响，最终导致上下级电网之间出现不合理的无功流动和控制动作。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于双向协调约束的省级与地区电网的协调电压控制方法，通过省级电网控制中心和地区电网控制中心互相为对方提出协调约束实现双向互动，从而实现省级电网与地区电网之间的全局最优无功电压控制。 本专利技术提出的一种基于双向协调约束的省级电网与地区电网协调电压控制方法，其特征在于，该方法包括事先确定控制周期，具体控制步骤如下 (1)当控制周期到来时，选择当前周期省级电网与地区各电网分界处变电站的变压器高压侧无功QH1，QH2，…QHm，…作为省级电网对地区电网的协调变量，其中QHm表示所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站的变压器高压侧无功，选择当前周期省级电网与地区电网分界处各变电站的高压侧母线电压幅值VH1，VH2，…VHm，…作为地区电网对省级电网的协调变量，其中VHm表示所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站的高压侧母线电压幅值，m为正整数； (2)地区电网根据省级电网与地区电网分界处变电站高、中、低三侧母线电压运行情况计算得到地区电网期望的协调约束上限 和协调约束下限 和 分别表示地区电网所期望的省级电网与地区电网第m个分界处变电站的高压侧母线电压约束上限和下限， 取VHmmax、VHm+KHMm(VMmmax-VMm)、VHm+KHLm(VLmmax-VLm)三式中的最小值， 取VHmmin、VHm-KHMm(VMm-VMmmin)、VHm-KHLm(VLm-VLmmin)三式中的最大值，其中VMm和VLm为所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站的中压侧母线电压当前幅值和低压侧母线电压当前幅值，KHMm和KHLm为所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站变压器高中压侧变比和高低压侧变比，VHmmax和VHmmin为所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站高压侧母线电压运行允许上限值和下限值，VMmmax和VMmmin为所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站中压侧母线电压运行允许上限值和下限值，VLmmax和VLmmin为所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站低压侧母线电压运行允许上限值和下限值； (3)地区电网从所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站开始遍历向下辐射的所有低电压等级变电站，统计并累加每个变电站内部可投入和可切除电容器容量，所有变电站的可投入电容器总加容量为Qcmonsum，所有变电站的可切除电容器总加容量为Qcmoffsum，所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站的变压器高压侧无功可调节上限所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站的变压器高压侧无功可调节下限 (4)地区电网将步骤(2)得到的所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站的高压侧母线电压协调约束上限 和下限 步骤(3)得到的所述省级电网与地区电网第m个分界处变电站的变压器高压侧无功可调节上限QHmmax和下限QHmmin通过广域通信网上传到省级电网控制中心； (5)省级电网侧建立省级电网最优潮流模型如下 式(1)-(4)中，NB为所述省级电网内所有节点集合，NL为所述省级电网内所有支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双向协调约束的省级电网与地区电网协调电压控制方法，其特征在于，该方法包括事先确定控制周期，具体控制步骤如下：　（１）当控制周期到来时，选择当前周期省级电网与地区各电网分界处变电站的变压器高压侧无功Ｑ↓［Ｈ１］，Ｑ↓［Ｈ２］，… Ｑ↓［Ｈｍ］，…作为省级电网对地区电网的协调变量，其中Ｑ↓［Ｈｍ］表示所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站的变压器高压侧无功，选择当前周期省级电网与地区电网分界处各变电站的高压侧母线电压幅值Ｖ↓［Ｈ１］，Ｖ↓［Ｈ２］，…Ｖ↓［Ｈｍ］，…作为地区电网对省级电网的协调变量，其中Ｖ↓［Ｈｍ］表示所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站的高压侧母线电压幅值，ｍ为正整数；　（２）地区电网根据省级电网与地区电网分界处变电站高、中、低三侧母线电压运行情况计算得到地区电网期望的协调 约束上限＊↓［Ｈｍ　ｍａｘ］和协调约束下限＊↓［Ｈｍ　ｍｉｎ］，＊↓［Ｈｍ　ｍａｘ］和＊↓［Ｈ　ｍｉｎ］分别表示地区电网所期望的省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站的高压侧母线电压约束上限和下限，＊↓［Ｈｍ　ｍａｘ］取Ｖ↓［Ｈｍ　 　ｍａｘ］、Ｖ↓［Ｈｍ］＋Ｋ↓［ＨＭｍ］（Ｖ↓［Ｍｍ　ｍａｘ］－Ｖ↓［Ｍｍ］）、Ｖ↓［Ｈｍ］＋Ｋ↓［ＨＬｍ］（Ｖ↓［Ｌｍ　ｍａｘ］－Ｖ↓［Ｌｍ］）三式中的最小值，＊↓［Ｈｍ　ｍｉｎ］取Ｖ↓［Ｈｍ　ｍｉｎ］、Ｖ↓［Ｈｍ］－Ｋ↓［ＨＭｍ ］（Ｖ↓［Ｍｍ］－Ｖ↓［Ｍｍ　ｍｉｎ］）、Ｖ↓［Ｈｍ］－Ｋ↓［ＨＬｍ］（Ｖ↓［Ｌｍ］－Ｖ↓［Ｌｍ　ｍｉｎ］）三式中的最大值，其中Ｖ↓［Ｍｍ］和Ｖ↓［Ｌｍ］为所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站的中压侧母线电压当前幅值和低压侧母线电压 当前幅值，Ｋ↓［ＨＭｍ］和Ｋ↓［ＨＬｍ］为所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站变压器高中压侧变比和高低压侧变比，Ｖ↓［Ｈｍ　ｍａｘ］和Ｖ↓［Ｈｍ　ｍｉｎ］为所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站高压侧母线电压运行允许上限值和下限值 ，Ｖ↓［Ｍｍ　ｍａｘ］和Ｖ↓［Ｍｍ　ｍｉｎ］为所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站中压侧母线电压运行允许上限值和下限值，Ｖ↓［Ｌｍ　ｍａｘ］和Ｖ↓［Ｌｍ　ｍｉｎ］为所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站低压侧母线电压运行允许上 限值和下限值；　（３）地区电网从所述省级电网与地区电网第ｍ个分界处变电站开始遍历向下辐射的所有低电压等级变电站，统计并累加每个...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，郭庆来，王彬，张伯明，吴文传，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]