考虑负荷特性的电网动态无功优化系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电力系统动态无功控制领域，特别涉及考虑负荷特性的电网动态无功优化系统。本实用新型专利技术是由负荷状态采集器一端口连接到负荷动态无功调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性传输给负荷动态无功控制器；负荷动态无功控制器与负荷动态无功执行器相连，用于根据动态无功控制器的优化结果来指导电力系统的运行。本实用新型专利技术直接从实际电网中读取无功优化所需要的数据，有效地节省了系统硬件投资；提取了负荷特性及负荷电压波动等因素的特征变量，更加确切的反映了电网实时变化情况；有效地简化了计算的复杂度。对未来的动态无功补偿领域提供了强有力的科学理论支撑，以最低无功补偿量，实现电网的动态无功补偿，从而产生了巨大的经济效益。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统动态无功控制领域，特别涉及考虑负荷特性的电网动态无功优化系统。通过对实际电网每个断面进行模拟计算，充分考虑实际电网中负荷的无功特性，实时分析每时刻的各节点电压控制情况，采用具有创新性思路的多目标动态无功优化方法，实现对电网动态无功补偿控制策略的优化，对提高电力系统运行的安全、经济性具有重大意义。
技术介绍
电力系统无功优化问题是电力系统优化问题研究的重要内容之一。电力系统无功优化，即以保证电力系统电压质量为前提，利用无功补偿来改变全网潮流，使系统的有功损失和无功补偿费用最小。国内外研究者提出了各种无功优化算法，这些方法大多是把无功优化问题看作数学问题，确立变量，建立数学模型，属于静态无功优化，没有对保证系统动态电压稳定性条件下实际系统的动态无功补偿优化方法进行研究。
技术实现思路
本技术针对上述存在的技术问题，提供了一种考虑负荷特性的电网动态无功优化系统。目的是可以直接从实际电网中读取无功优化所需要的数据，有效地节省系统硬件投资，确切的反映电网实时变化情况，简化计算的复杂度。为电网提供更加准确、快捷的动态无功补偿控制。为实现上述目的，本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:考虑负荷特性的电网动态无功优化系统，其中电网动态无功优化系统的硬件实时控制设备包括:用于采集电网·负荷特性数据的负荷状态采集器；对负荷特性数据进行分析并完成负荷准确归类的负荷动态无功调节控制器；根据负荷调节控制器输出的优化变量来控制电力系统运行的负荷动态无功执行器。其中，负荷状态采集器一端口连接到负荷动态无功调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性传输给负荷动态无功控制器；负荷动态无功控制器与负荷动态无功执行器相连，用于根据动态无功控制器的优化结果来指导电力系统的运行；软件系统包括实际电网多目标动态无功控制子系统、数据命令传输控制接口、PSASP潮流计算数据模块、无功功率控制数据交互模块、考虑电网实时负荷电压的分析模块、考虑负荷特性的增量控制型模块、多目标分区无功控制策略模块、应急响应策略模块；其中，PSASP潮流计算数据模块和无功功率控制数据交互模块通过接口通道进行传输，其余模块间则通过共享内存数据池实现数据的同步交互。本技术的有益效果是:本技术基于实际电网的多目标动态无功优化系统，随着实际电网中自动化程度的不断提高，动态无功优化控制越来越受到人们的关注。本技术通过建立PSASP暂态稳定程序(ST)与用户程序(UP)间的接口通道，从实际电网中实时读取暂态稳定分析所需要的数据，创新性地采用网架图论与运行枢纽节点方法筛选出电网电压薄弱节点，并提取网络故障及负荷波动等因素的特征变量，最终通过编程在UP程序中对该薄弱节点进行综合求解，给出系统实时需要的动态无功补偿量。在此基础上，分别构建负荷特性模块和实际电网负荷电压分析模块，模拟实际电网的不同无功需求特性及实时电压情形，最终生成优化的无功功率控制策略，以达到实时、精确地进行无功补偿的目的，为电力系统动态无功优化领域提供了科学的理论分析依据，所建立的暂态稳定分析与用户程序的连接通道及综合考虑用户程序反馈变量的暂态稳定计算方法，为电网更加准确、快捷的动态无功补偿开辟了创新性思路。在电网实际运行中，对电网的经济、稳定运行建立目标函数和边界条件，通过求解最优动态无功补偿量，形成控制方案进行电网动态无功补偿控制，有效的实现了电网经济、合理运行。本技术由于可以直接从实际电网中读取无功优化所需要的数据，有效地节省了系统硬件投资；提取了负荷特性及负荷电压波动等因素的特征变量，更加确切的反映了电网实时变化情况；多目标无功功率优化控制策略生成模块，有效地简化了计算的复杂度。对未来的动态无功补偿领域提供了强有力的科学理论支撑，以最低无功补偿量，实现电网的动态无功补偿，从而产生了巨大的经济效益。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。附图说明图1是现有技术中目标电网变电站主接线图；图2是本实用新·型中实际电网多目标动态无功优化系统流程图；图3是本技术中未投运SVG时母线电压；图4是本技术中投运SVG时母线电压；图5是本技术中ST和UP的连接原理；图6是本技术结构示意图。具体实施方式实施例1:本技术是一种考虑负荷特性的电网动态无功优化系统，其中电网动态无功优化系统的硬件实时控制设备包括:用于采集电网负荷特性数据的负荷状态采集器；对负荷特性数据进行分析并完成负荷准确归类的负荷动态无功调节控制器；根据负荷调节控制器输出的优化变量来控制电力系统运行的负荷动态无功执行器。其中，负荷状态采集器一端口连接到负荷动态无功调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性传输给负荷动态无功控制器；负荷动态无功控制器与负荷动态无功执行器相连，用于根据动态无功控制器的优化结果来指导电力系统的运行，如图6所示。本技术整体系统软件部分包括实际电网多目标动态无功控制子系统、数据命令传输控制接口、PSASP潮流计算数据模块、无功功率控制数据交互模块、考虑电网实时负荷电压的分析模块、考虑负荷特性的增量控制型模块、多目标分区无功控制策略模块、应急响应策略模块。其中，PSASP潮流计算数据模块和无功功率控制数据交互模块通过接口通道进行传输，其余模块间则通过共享内存数据池实现数据的同步交互。考虑负荷特性的电网动态无功优化方法，包括如下步骤:步骤1:从电网调度部门的CC2000系统中实时读取实际电网变量参数数据；步骤1.1:所述实际电网的变量参数数据包括电网网络构架、支路参数信息、各节点发电机和负荷的有功出力、变压器变比、发电机机端电压、无功补偿设备的位置及容量及所用控制变量、状态变量的约束条件。步骤1.2:在电网的实际运行中，常用负荷、电源和网架结构的特性来描述电网的运行方式。具体表述如下:①按负荷特性描述的电网运行方式包括:峰荷、腰荷、谷荷；②按电源特性描述的电网运行方式包括:a.水电:枯水期、丰水期b.火电:供暖期、非供暖期c.风电:风电大发、风电小发③按网架结构特性描述的电网运行方式包括:正常运行方式、故障及检修方式。本技术中选取电网的三种典型运行方式:①峰荷、枯水期、供暖期、风电小发②峰荷、丰水期、非供暖期、风电大发③腰荷、枯水期、供暖期、风电小发步骤2:对电网进行 潮流计算、暂态稳定计算，并根据计算结果采用网架图论与运行枢纽节点方法，筛选出参与因子较大、电压较低的节点作为电网的电压薄弱节点；本步骤的具体解释如下:网架图论分析为解释为:综合分析实际系统网络构架，认定单端供电节点及系统接线小于2的节点为电网电压薄弱节点；运行枢纽节点解释为:人为认定实际系统中所有500kV节点以及电网末端的220kV节点为运行枢纽节点，并手动将其判别为电网无功补偿候选节点。步骤3:建立PSASP暂态稳定综合程序(ST)与用户接口程序(UP)的接口通道；暂态稳定程序(ST)和用户接口程序(UP)通道的接口原理为:当未建立暂态稳定程序(ST)和用户程序(UP)通道时，PSASP暂态稳定计算(ST)的数序模型可以归纳为以下三个部分。①电网的数学模型，即网络方程:X=F (X, Y)(I)其中，F=(f1； f2,..., fm)T(2)X=(x1； x2,..., xn)T本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑负荷特性的电网动态无功优化系统，其特征在于：电网动态无功优化系统的硬件实时控制设备包括：用于采集电网负荷特性数据的负荷状态采集器；对负荷特性数据进行分析并完成负荷准确归类的负荷动态无功调节控制器；根据负荷调节控制器输出的优化变量来控制电力系统运行的负荷动态无功执行器；其中，负荷状态采集器一端口连接到负荷动态无功调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性传输给负荷动态无功控制器；负荷动态无功控制器与负荷动态无功执行器相连，用于根据动态无功控制器的优化结果来指导电力系统的运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，王超，朱钰，刘劲松，王刚，张涛，宋云东，李家珏，
申请(专利权)人：辽宁省电力有限公司电力科学研究院，东北电力科学研究院有限公司，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：