專(zhuān)利名稱(chēng)：：基于協(xié)調(diào)約束實(shí)時(shí)更新的電廠與變電站協(xié)調(diào)電壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)電壓控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及(電)廠與(變電)站協(xié)調(diào)電壓控制方法。
背景技術(shù)：
：自動(dòng)電壓控制(以下簡(jiǎn)稱(chēng)AVC，AutomaticVoltageControl)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全(提高電壓穩(wěn)定裕度)、經(jīng)濟(jì)(降低網(wǎng)絡(luò)損耗)、優(yōu)質(zhì)(提高電壓合格率)運(yùn)行的重要手段，其控制手段包括了連續(xù)變量(電廠側(cè)的發(fā)電機(jī)無(wú)功)與離散變量(變電站側(cè)的電容、電抗、有載調(diào)壓變壓器分接頭(OLTCs))，自動(dòng)電壓控制本質(zhì)上就是對(duì)這些控制變量進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而滿(mǎn)足合理無(wú)功電壓分布的過(guò)程。這涉及如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)變量和離散變量的協(xié)調(diào)控制。前人針對(duì)無(wú)功優(yōu)化中如何綜合考慮連續(xù)變量與離散變量進(jìn)行了相關(guān)的研究，典型方法包括解析類(lèi)算法和進(jìn)化類(lèi)算法，前者以程瑩，劉明波等在《含離散控制變量的大規(guī)模電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化》(中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2002,22(5):5460)提出的方法為代表，后者以丁曉鶯，王錫凡，陳皓勇在《一種求解最優(yōu)潮流的組合算法》(中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2002,22(12):11-16)提出的方法為代表。但自動(dòng)電壓控制不等同于在線計(jì)算的無(wú)功優(yōu)化或者最優(yōu)潮流，從控制的可靠性和實(shí)用性出發(fā)，涉及很多具體問(wèn)題。目前各國(guó)自動(dòng)電壓控制相關(guān)文獻(xiàn)中，尚未對(duì)如何實(shí)現(xiàn)離散變量與連續(xù)變量的協(xié)調(diào)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)過(guò)闡述。已有的電壓控制方法中涉及二級(jí)電壓控制、控制靈敏度計(jì)算以及基于九區(qū)域圖的變電站自動(dòng)電壓控制方法，分別闡述如下(1)二級(jí)電壓控制方法本發(fā)明人曾經(jīng)提出過(guò)名稱(chēng)為"電力系統(tǒng)中基于軟分區(qū)的電壓控制方法"的相關(guān)方法(專(zhuān)利號(hào)為ZL200510098527.3)，其原理是通過(guò)基于軟分區(qū)的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CSVC法)方法，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，自適應(yīng)給出當(dāng)前狀態(tài)下的系統(tǒng)分區(qū)方案，其目標(biāo)函數(shù)如下'gg+Agg-ggn式中，A&表示受控發(fā)電機(jī)無(wú)功出力的調(diào)節(jié)量(控制量)；&、2f"和gr"分別表示受控發(fā)電機(jī)無(wú)功當(dāng)前值、下限和上限；、和Ff表示中樞母線當(dāng)前電壓和設(shè)定電壓；Wp和W^為權(quán)重系數(shù)，"為增益系數(shù)；C^為中樞母線電壓對(duì)受控發(fā)電機(jī)無(wú)功的靈敏度。其中，&、^為實(shí)時(shí)采集量；F/為己知量，由其它優(yōu)化環(huán)節(jié)給出；"、Wp、^;為已知量，由控制經(jīng)驗(yàn)給定；2f、Qr"為己知量，可直接取得；C;為已知量，通過(guò)靈敏度計(jì)算得到；控制}(1)量Agg通過(guò)求解該csvc數(shù)學(xué)模型得到。目標(biāo)函數(shù)式(1)的第一項(xiàng)表示控制后中樞母線電壓與設(shè)定值之間的偏差最小，目標(biāo)函數(shù)式(1)的第二項(xiàng)表示的是控制后發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力比例，對(duì)于某臺(tái)發(fā)電機(jī)，該比例越小，說(shuō)明該發(fā)電機(jī)的無(wú)功裕度越大，而以平方和的形式出現(xiàn)在目標(biāo)函數(shù)中，將促使各臺(tái)發(fā)電機(jī)向無(wú)功出力更均衡的方向發(fā)展，有利于提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。完整的csvc數(shù)學(xué)模型要求在滿(mǎn)足安全約束條件的情況下來(lái)求解式(l)的極小化問(wèn)題，這些約束包括<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(4)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(5)式中，「p、^7"和K,分別表示中樞母線電壓當(dāng)前值、下限和上限；&、2;""和2r"分別表示受控發(fā)電機(jī)無(wú)功當(dāng)前值、下限和上限；^、ff"、^T"和AF/T分別表示受控發(fā)電機(jī)高壓側(cè)母線電壓的當(dāng)前值、下限、上限和允許的單步最大調(diào)整量；Cg為受控發(fā)電機(jī)高壓側(cè)母線電壓對(duì)發(fā)電機(jī)無(wú)功的靈敏度。為了防止控制操作對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大的波動(dòng)，因此在每一步控制中都對(duì)控制步長(zhǎng)有嚴(yán)格的限制，這正是通過(guò)約束條件式(2)加以實(shí)現(xiàn)的，其物理含義是控制后^^的調(diào)整量要小于允許的單步最大調(diào)整量AF71。約束條件式(3)和(4)保證了控制后不會(huì)導(dǎo)致^和^產(chǎn)生越限，對(duì)于其他一些比較重要的母線電壓也可以類(lèi)似的添加到約束條件中。約束條件式(5)保證了控制后發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力不會(huì)越限。(2)靈敏度計(jì)算方法在電壓控制過(guò)程中涉及到控制靈敏度的計(jì)算。孫宏斌，張伯明，相年德在《準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的靈敏度分析方法》(中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1999年4月V19N4，pp.9-13)中提出了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)靈敏度方法，與常規(guī)的靜態(tài)的靈敏度分析方法不同，準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)靈敏度方法考慮了電力系統(tǒng)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的物理響應(yīng)，計(jì)及系統(tǒng)控制前后新舊穩(wěn)態(tài)間的總變化，有效提高了靈敏度分析的精度。該方法基于電力系統(tǒng)的PQ解耦模型，當(dāng)發(fā)電機(jī)安裝有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)時(shí)，可認(rèn)為該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)為PV節(jié)點(diǎn)；而當(dāng)發(fā)電機(jī)裝有自動(dòng)無(wú)功功率調(diào)節(jié)(AQR)或自動(dòng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)(APFR)時(shí)，可認(rèn)為該發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)與普通負(fù)荷節(jié)點(diǎn)相同均為PQ節(jié)點(diǎn)。此外，將負(fù)荷電壓靜特性考慮成節(jié)點(diǎn)電壓的一次或二次曲線。這樣所建立的潮流模型就自然地將這些準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的物理響應(yīng)加以考慮，從而基于潮流模型計(jì)算出的靈敏度即為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的靈敏度。在潮流模型下，設(shè)PQ節(jié)點(diǎn)禾卩,PV節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為i^e和iVw，狀態(tài)量x是PQ節(jié)點(diǎn)的電壓幅值K""，控制變量"=[2尸。~7;「.其中2尸2"是pQ節(jié)點(diǎn)的無(wú)功注入，F(xiàn)^e/w"是pv節(jié)點(diǎn)的電壓幅值，7;e7Wr是變壓器變比，重要的依從變量/^[込2wf，其中込eW是支路無(wú)功潮流，是PV節(jié)點(diǎn)的無(wú)功注入。這時(shí)，有無(wú)功潮流模型<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(7)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>可得準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)無(wú)功類(lèi)靈敏度的計(jì)算公式見(jiàn)表1。表1準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的無(wú)功類(lèi)靈敏度S(l，的計(jì)算公式(8)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>上表中的所有量都可以直接對(duì)潮流模型(1)-(3)的雅可比矩陣求逆得到。.(3)變電站自動(dòng)電壓控制方法變電站自動(dòng)電壓控制的主要思路是按照"九區(qū)圖"或者"擴(kuò)展九區(qū)圖"的方法，對(duì)電容器、電抗器和0LTC等離散設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，如圖l(a)所示，圖中U為變電站二次側(cè)母線的電壓，coscp和Q分別為變壓器高壓側(cè)繞組的功率因數(shù)和無(wú)功，coscp^和coscp,表示功率因數(shù)coscp的下界和上界，lU和lL，表示電壓U的下界和上界，[coscp"cos((w]和[Umi,ILX]在坐標(biāo)系coscp-U上劃分出九個(gè)控制區(qū)域(區(qū)域0到區(qū)域8)，其中區(qū)域0是正常運(yùn)行區(qū)域，無(wú)需控制；而針對(duì)其他每個(gè)控制區(qū)域，可以指定相應(yīng)的控制設(shè)備動(dòng)作策略，比如投切一組電容，或者變壓器分接頭檔位調(diào)整1檔，目標(biāo)是通過(guò)控制使變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入?yún)^(qū)域O。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，根據(jù)變電站運(yùn)行的當(dāng)前數(shù)據(jù)(coscp，U)可以得到其在圖l(a)中所屬的控制區(qū)域,并進(jìn)一步執(zhí)行本控制區(qū)域所對(duì)應(yīng)的控制策略，使變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入?yún)^(qū)域0。圖1(a)中處于區(qū)域邊界附近的運(yùn)行點(diǎn)，加A、B、C和D點(diǎn)，有可能發(fā)生操作振蕩現(xiàn)象。同時(shí)，僅采用coscp或Q固定的上下限值也不能全面反映無(wú)功功率的大小和方向。胡金雙在《基于分級(jí)協(xié)調(diào)的地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)》(清華大學(xué)工學(xué)碩士論文，2004年)從分區(qū)劃分方案、無(wú)功功率或功率因數(shù)的限值和控制策略三個(gè)方面對(duì)圖1(a)的傳統(tǒng)九區(qū)圖進(jìn)行了改進(jìn)，提出改進(jìn)的九區(qū)圖法如圖1(b)，描述如下(O分區(qū)劃分方案。首先用無(wú)功功率Q上下限替代傳統(tǒng)九區(qū)圖的功率因數(shù)coscp上下限；接著考慮到傳統(tǒng)九區(qū)圖的2區(qū)與7區(qū)、l區(qū)與8區(qū)的動(dòng)作策略是完全一樣的，因此把他們分別合并成對(duì)應(yīng)圖l(b)中的8區(qū)和7區(qū)；另外，為了防止電容器投切震蕩，將3區(qū)中靠近IU、4區(qū)中靠近IU的運(yùn)行點(diǎn)分離出來(lái)，分別作為一個(gè)區(qū)域來(lái)單獨(dú)處理。重新編號(hào)后的改進(jìn)九區(qū)圖如圖1(b)所示，圖中，AU+為投電容器引起的電壓變化量，AU-為切電容器引起的電壓變化量。(2)由于九區(qū)圖中Q的上下限值和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)確定九區(qū)圖中待求的Q的上下限值Q^和Q^。然后根據(jù)CU和CL,判斷是否該切投電容器。(3)根據(jù)上述分區(qū)的劃分和限值，可確定一種控制策略如表2。制定此控制策略的基本原則是電壓合格則不調(diào)主變分接頭；由無(wú)功分布不合理引起的電壓越限，則首先考慮投切電容器。表2改進(jìn)的九區(qū)圖控制策略表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>歷史上提出的二級(jí)電壓控制方法主要以考慮發(fā)電機(jī)等連續(xù)變量為主，而變電站自動(dòng)電壓控制方法則以考慮電容器等離散變量為主。沒(méi)有對(duì)電廠的連續(xù)變量和變電站的離散變量實(shí)施有效協(xié)調(diào)，導(dǎo)致電廠(連續(xù)變量為主)和變電站(離散變量為主)在自動(dòng)電壓控制中容易由于時(shí)序失配而導(dǎo)致不合理的無(wú)功流動(dòng)，不利于電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出了一種基于協(xié)調(diào)約束實(shí)時(shí)更新的電廠與變電站協(xié)調(diào)電壓控制方法(下簡(jiǎn)稱(chēng)廠站協(xié)調(diào)電壓控制)，以變電站母線電壓上下限為協(xié)調(diào)約束，解決了自動(dòng)電壓控制中電廠的連續(xù)變量和變電站的離散變量協(xié)調(diào)控制的問(wèn)題，同時(shí)避免了在線求解復(fù)雜的混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題。本發(fā)明提出的基于協(xié)調(diào)約束實(shí)時(shí)更新的廠站協(xié)調(diào)電壓控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟'1)電壓控制區(qū)域由m個(gè)電廠與n個(gè)變電站組成，ra、n為自然數(shù)；選取變電站側(cè)監(jiān)控母線的電壓矢量^作為電廠與變電站之間的協(xié)調(diào)變量，在一個(gè)控制周期開(kāi)始時(shí)，實(shí)時(shí)采集協(xié)調(diào)'變量的當(dāng)前數(shù)值K/"、2)利用預(yù)先制定的"九區(qū)圖"專(zhuān)家規(guī)則，得到第i個(gè)變電站，電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量；其中，i=l，..，n;3)實(shí)時(shí)更新第i個(gè)變電站，協(xié)調(diào)變量p;的下限^和上限S;將所述電壓控制區(qū)域內(nèi)所有n個(gè)變電站的協(xié)調(diào)變量的下限和上限進(jìn);亍匯總，得到所述^壓控制區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)變量的約束范圍[^',P/];4)構(gòu)建所述電壓控制區(qū)域的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型，求解電廠側(cè)發(fā)電機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)量該協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型如下其中J&是發(fā)電機(jī)無(wú)功出力的變化量矢量，是控制變量，^和&分別是電廠高壓側(cè)母線電壓矢量和發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量，^和^分別表示電廠高壓側(cè)母線電壓矢量的下限和上限，^和gf分別表示發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量&的下限和上限，CM、C^分別是z(&對(duì)Kp和l^的靈敏度矩陣；F,和F/《分別表示電廠側(cè)母線和變電站側(cè)母線電壓的優(yōu)化設(shè)定值，是已知量；5)根據(jù)歩驟2)得到的電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各變電站控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；根據(jù)步驟4)得到的發(fā)電廠側(cè)的無(wú)功調(diào)節(jié)量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各電廠無(wú)功出力實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；6)在下一次控制周期到來(lái)時(shí)，返回步驟l)。本發(fā)明的特點(diǎn)及效果在本發(fā)明方法中，核心步驟是步驟3)，即協(xié)調(diào)約束更新環(huán)節(jié)，采用變電站電壓約束作為協(xié)調(diào)約束，在傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)電壓控制方法和電廠的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制方法之間進(jìn)行了有效協(xié)調(diào)。本發(fā)明方法的變電站自動(dòng)電壓控制環(huán)節(jié)在電廠控制決策之前完成，符合"離散設(shè)備優(yōu)先動(dòng)作，連續(xù)設(shè)備精細(xì)調(diào)節(jié)"的原則，其結(jié)果是主要的無(wú)功補(bǔ)償由變電站來(lái)承擔(dān)，而具有快速和連續(xù)調(diào)節(jié)能力的電廠發(fā)電機(jī)始終處于較大調(diào)節(jié)裕度的狀態(tài)，提高了電網(wǎng)承擔(dān)事故擾動(dòng)的能力，提高電網(wǎng)的安全性，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的需要。圖1為變電站電壓控制使用的九區(qū)圖法。圖2為本發(fā)明的控制流程圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提出的基于協(xié)調(diào)約束實(shí)時(shí)更新的電廠與變電站協(xié)調(diào)電壓控制方法結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明基于"變電站離散設(shè)備優(yōu)先動(dòng)作，電廠連續(xù)設(shè)備精細(xì)調(diào)節(jié)"的原則，提出的基于協(xié)調(diào)約束實(shí)時(shí)更新的廠站協(xié)調(diào)電壓控制方法，其控制流程如圖2所示，具體包括以下步驟1)電壓控制區(qū)域由m個(gè)電廠與n個(gè)變電站組成，選取變電站側(cè)監(jiān)控母線的電壓矢量F,作為電廠與變電站之間的協(xié)調(diào)變量，在一個(gè)控制周期開(kāi)始時(shí)，實(shí)時(shí)采集協(xié)調(diào)變量的當(dāng)前數(shù)2)利用預(yù)先制定的"九區(qū)圖"專(zhuān)家規(guī)則，得到第i個(gè)變電站(i二l，..，n，n為自然數(shù))電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量；3)實(shí)時(shí)更新第i個(gè)變電站(i-l，..，n)協(xié)調(diào)變量R的下限K'和上限R;將所述電壓一,.、,控制區(qū)域內(nèi)所有n個(gè)變電站的協(xié)調(diào)變量的下限和上限進(jìn)行匯總，得到所述電壓控制區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)變量的約束范圍(簡(jiǎn)稱(chēng)協(xié)調(diào)約束)[G,d4)構(gòu)建所述電壓控制區(qū)域的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型，求解電廠側(cè)發(fā)電機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)量J0g;協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型如下11(、-OQ化『+|(WeW&『e、w&《其中^2g是發(fā)電機(jī)無(wú)功出力的變化量矢量，是控制變量，F(xiàn)p和&分別是電廠高壓側(cè)母線電壓矢量和發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量，^和^分別表示電廠高壓側(cè)母線電壓矢量^的下限和上限，^和么分別表示發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量&的下限和上限，cw、C^分別是J&對(duì)、和R的靈敏度矩陣；Kf和F/^分別表示電廠側(cè)母線和變電站側(cè)母線電壓的優(yōu)化設(shè)定值，是己知量；5)根據(jù)步驟2)得到的電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各變電站控制設(shè)備(離散變量)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；根據(jù)步驟4)得到的發(fā)電廠側(cè)的無(wú)功調(diào)節(jié)量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各電廠無(wú)功出力(連續(xù)變量)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；(6)在下一次控制周期到來(lái)時(shí)，返回步驟l)。在步驟3)實(shí)時(shí)更新第i個(gè)變電站協(xié)調(diào)'變量K,的下限^和上限S的具體方法為記K.的當(dāng)前電壓值為F/"、根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則確定保證電網(wǎng)正常運(yùn)行R應(yīng)滿(mǎn)足的運(yùn)行■1,、-Aj范圍[^,K]，當(dāng)前可投入的容量最小電容(或可切除的容量最小電抗)容量為""、當(dāng)前可切除的容量最小電容(或可投入的容量最小電抗)容量為2，，電容(電抗)掛接節(jié)點(diǎn)無(wú)功注入對(duì)K的靈敏度為C，則按照以下規(guī)則計(jì)算第i個(gè)變電站的協(xié)調(diào)約束[^,^]:(1)若本變電站有電容器投入運(yùn)行，則^-Ff，^^min(藝,，F(xiàn)r(2)若本變電站有電抗器投入運(yùn)行，則^^max(乙,，C-C,^，)，^=P^;(3)若本變電站未投入任何電容或電抗器，則^-max(^，G-Ca^)，S=mi《《+CIC《)。以下是本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，具體包括以下步驟步驟1)電壓控制區(qū)域由m個(gè)電廠與n個(gè)變電站組成，選取變電站側(cè)監(jiān)控母線的電壓矢量R作為電廠與變電站之間的協(xié)調(diào)變量，在一個(gè)控制周期開(kāi)始時(shí)，實(shí)時(shí)釆集協(xié)調(diào)變量的當(dāng)前數(shù)值K，；其中的F^的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集可通過(guò)控制中心的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的遙測(cè)功能實(shí)現(xiàn)。步驟2)利用預(yù)先制定的"九區(qū)圖"專(zhuān)家規(guī)則，得到第i個(gè)變電站(i二l，..，n)電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量；對(duì)于每個(gè)變電站，基于九區(qū)圖專(zhuān)家規(guī)則的變電站自動(dòng)電壓控制方法屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，分區(qū)方案和策略表分別如圖1(b)和表2所示。該步驟的數(shù)據(jù)采集和控制通過(guò)現(xiàn)有的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙調(diào)和遙控功能實(shí)現(xiàn)；步驟3)實(shí)時(shí)更新第i個(gè)變電站(i-l，..，n)協(xié)調(diào)變量^的下限^和上限S;將所述電壓控制區(qū)域內(nèi)所有n個(gè)變電站的協(xié)調(diào)變量的下限和上限進(jìn)行匯總，得到所述電壓控制區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)變量的約束范圍(簡(jiǎn)稱(chēng)協(xié)調(diào)約束)[G,e];記R的當(dāng)前電壓值為F/"、根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則可確定保證電網(wǎng)正常運(yùn)行F、.應(yīng)滿(mǎn)足的運(yùn)行范圍[6,巧.,]，當(dāng)前可投入的容量最小電容(或可切除的容量最小電抗)容量為2廣(若此時(shí)已經(jīng)沒(méi)有可以投入的電容或者可退出的電抗，則令"^=00)，當(dāng)前可切除的容量最小電容(或可投入的容量最小電抗)容量為2，(若此時(shí)已經(jīng)沒(méi)有可以退出的電容或者可投入的電抗，則令^，=°0),電容(電抗)掛接節(jié)點(diǎn)無(wú)功注入對(duì)K的靈敏度為(^;在求解[G,K']時(shí)，一種可選的具體方法是通過(guò)專(zhuān)家規(guī)則方式確定第i個(gè)變電站的協(xié)調(diào)約束[^,K]，具體方法為(a)若在步驟2)中本變電站有電容器投入運(yùn)行，則g=^,「X,(b)若在步驟2中本變電站有電抗器投入運(yùn)行，則^-max(乙.,K、^-Creg，)，r巧、，(c)若在步驟2)中本變電站未投入任何電容或電抗器，則E::-max(&,K^-C^2產(chǎn))，F(xiàn)Xr+C,Ci""c)。例如第i個(gè)變電站協(xié)調(diào)變量的當(dāng)前電壓值P7、545kV，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則確定的^,應(yīng)滿(mǎn)足的運(yùn)行范圍[^,巧,]=[500，550]kV。假設(shè)由于電壓偏高，在步驟2)中第i個(gè)變電站已有電抗器投入運(yùn)行以降低電壓。而當(dāng)前可投入的容量最小的電抗器容量為。"=40Mvar，由已知的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)靈敏度方法可計(jì)算出電抗器無(wú)功出力對(duì)電壓K,的靈敏度為200V/Mvar，根據(jù)上述規(guī)則(b)，可對(duì)協(xié)調(diào)約束作出實(shí)時(shí)更新如下協(xié)調(diào)變量^的下限可更新為K-max",:-Cg，"537kV，上限更新為巧=r^=545kV，顯然更新后的關(guān)于協(xié)調(diào)變量K的約束條件[537，545]比原運(yùn)行范圍[500，550]要窄，作為步驟4)的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓-控制模型中的新的約束條件，用于在變電站和電廠之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。步驟4)構(gòu)建所述電壓控制區(qū)域的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型，求解電廠側(cè)發(fā)電機(jī)的無(wú)功<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>調(diào)節(jié)量J0g;協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型如下其中J&是發(fā)電機(jī)無(wú)功出力的變化量矢量，是控制變量，K和&分別是電廠高壓側(cè)母線電壓矢量和發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量，^和^分別表示電廠高壓側(cè)母線電壓矢量Fp的下限和上限，gg和^g分別表示發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量&的下限和上限，cre、C^分別是J&對(duì)、和p;的靈敏度矩陣；靈敏度求解方法采用已知的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)靈敏度方法給出。Ff和F,分別表示電廠側(cè)母線和變電站側(cè)母線電壓的優(yōu)化設(shè)定值，是已知量；上述協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制方法屬于成熟技術(shù)，可通過(guò)常規(guī)的起作用集法求解。步驟5)根據(jù)步驟2)得到的電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各變電站控制設(shè)備(離散變量)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；根據(jù)步驟4)得到的發(fā)電廠側(cè)的無(wú)功調(diào)節(jié)量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各電廠無(wú)功出力(連續(xù)變量)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；步驟6)在下一次控制周期到來(lái)時(shí)，返回步驟l)。通?？刂浦芷诳稍O(shè)定為5分鐘。權(quán)利要求1、一種基于協(xié)調(diào)約束實(shí)時(shí)更新的廠站協(xié)調(diào)電壓控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)電壓控制區(qū)域由m個(gè)電廠與n個(gè)變電站組成，選取變電站側(cè)監(jiān)控母線的電壓矢量Vs作為電廠與變電站之間的協(xié)調(diào)變量，在一個(gè)控制周期開(kāi)始時(shí)，實(shí)時(shí)采集協(xié)調(diào)變量的當(dāng)前數(shù)值Vscur；2)利用預(yù)先制定的“九區(qū)圖”專(zhuān)家規(guī)則，得到第i個(gè)變電站，電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量；其中，i＝1，...n，n為自然數(shù)；3)實(shí)時(shí)更新第i個(gè)變電站，協(xié)調(diào)變量Vsi的下限和上限；將所述電壓控制區(qū)域內(nèi)所有n個(gè)變電站的協(xié)調(diào)變量的下限和上限進(jìn)行匯總，得到所述電壓控制區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)變量的約束范圍4)構(gòu)建所述電壓控制區(qū)域的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型，求解電廠側(cè)發(fā)電機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)量ΔQg；該協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型如下<math-cwu><![CDATA[<math><mrow><munder><mi>min</mi><mrow><mi>&Delta;</mi><msub><mi>Q</mi><mi>g</mi></msub></mrow></munder><msup><mrow><mo>|</mo><mo>|</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>V</mi><mi>p</mi></msub><mo>-</mo><msubsup><mi>V</mi><mi>p</mi><mi>ref</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mi>pg</mi></msub><mi>&Delta;</mi><msub><mi>Q</mi><mi>g</mi></msub><mo>|</mo><mo>|</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mo>|</mo><mo>|</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>V</mi><mi>s</mi></msub><mo>-</mo><msubsup><mi>V</mi><mi>s</mi><mi>ref</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mi>sg</mi></msub><mi>&Delta;</mi><msub><mi>Q</mi><mi>g</mi></msub><mo>|</mo><mo>|</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0004"file="S2008100558807C00014.gif"wi="379"he="36"img-content="drawing"img-format="tif"/--><math-cwu><![CDATA[<math><mrow><mi>s</mi><mo>.</mo><mi>t</mi><mo>.</mo><msub><munder><mi>V</mi><mo>&OverBar;</mo></munder><mtext>p</mtext></msub><mo>&le;</mo><msub><mi>V</mi><mi>p</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mi>pg</mi></msub><mi>&Delta;</mi><msub><mi>Q</mi><mi>g</mi></msub><mo>&le;</mo><msub><mover><mi>V</mi><mo>&OverBar;</mo></mover><mi>p</mi></msub></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0005"file="S2008100558807C00015.gif"wi="197"he="23"img-content="drawing"img-format="tif"/--><math-cwu><![CDATA[<math><mrow><msubsup><munder><mi>V</mi><mo>&OverBar;</mo></munder><mi>s</mi><mo>&prime;</mo></msubsup><mo>&le;</mo><msub><mi>V</mi><mi>s</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mi>sg</mi></msub><mi>&Delta;</mi><msub><mi>Q</mi><mi>g</mi></msub><mo>&le;</mo><msubsup><mover><mi>V</mi><mo>&OverBar;</mo></mover><mi>s</mi><mo>&prime;</mo></msubsup></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0006"file="S2008100558807C00016.gif"wi="156"he="23"img-content="drawing"img-format="tif"/--><math-cwu><![CDATA[<math><mrow><msub><munder><mi>Q</mi><mo>&OverBar;</mo></munder><mi>g</mi></msub><mo>&le;</mo><msub><mi>Q</mi><mi>g</mi></msub><mo>+</mo><mi>&Delta;</mi><msub><mi>Q</mi><mi>g</mi></msub><mo>&le;</mo><msub><mover><mi>Q</mi><mo>&OverBar;</mo></mover><mi>g</mi></msub></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0007"file="S2008100558807C00017.gif"wi="143"he="24"img-content="drawing"img-format="tif"/-->其中ΔQg是發(fā)電機(jī)無(wú)功出力的變化量矢量，是控制變量，Vp和Qg分別是電廠高壓側(cè)母線電壓矢量和發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量，和分別表示電廠高壓側(cè)母線電壓矢量Vp的下限和上限，和分別表示發(fā)電機(jī)無(wú)功出力矢量Qg的下限和上限，Cpg、Csg分別是ΔQg對(duì)Vp和Vs的靈敏度矩陣；Vpref和Vsref分別表示電廠側(cè)母線和變電站側(cè)母線電壓的優(yōu)化設(shè)定值，是已知量；5)根據(jù)步驟2)得到的電容電抗器的投切序列和有載調(diào)壓變壓器分接頭的控制量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各變電站控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；根據(jù)步驟4)得到的發(fā)電廠側(cè)的無(wú)功調(diào)節(jié)量，對(duì)所述電壓控制區(qū)域各電廠無(wú)功出力實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)；6)在下一次控制周期到來(lái)時(shí)，返回步驟1)。2、如權(quán)利要求l所述的廠站協(xié)調(diào)電壓控制方法，其特征在于，在所述步驟3)實(shí)時(shí)更新第i個(gè)變電站協(xié)調(diào)變量K,的下限《和上限S的具體方法為記K,的當(dāng)前電壓值^F—,根據(jù)％網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)'則確定保證電網(wǎng)正常運(yùn)行^應(yīng)滿(mǎn)足的運(yùn)行范圍[&，^,]，當(dāng)前可投入^容量最小電容或可切除的容量最小電抗容量為2"，當(dāng)前可切除的容i最小電容或可投入的容量最小電抗容量為2，，電容或電抗掛接節(jié)點(diǎn)無(wú)功注入對(duì)Fs,的靈敏度為C，則按照以下規(guī)則計(jì)算第i個(gè)變電站的協(xié)調(diào)約束[^,^]:'(1)若本變電站有電容器投入運(yùn)行，則&:=^",^-min(g,P^+C""e);(2)若本變電站有電抗器投入運(yùn)行，則^-max(K.,，—'-C2，')，巧=^";(3)若本變電站未投入任何電容或電抗器，則^-max(^,^"'-C2產(chǎn))，全文摘要本發(fā)明涉及基于協(xié)調(diào)約束實(shí)時(shí)更新的電廠與變電站協(xié)調(diào)電壓控制方法，屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)電壓控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明選擇變電站母線電壓作為廠站之間的協(xié)調(diào)變量，首先對(duì)每個(gè)變電站根據(jù)“九區(qū)域圖”方法進(jìn)行站內(nèi)自動(dòng)電壓控制，并根據(jù)控制結(jié)果，采用專(zhuān)家規(guī)則方法，實(shí)時(shí)更新本站協(xié)調(diào)變量的約束條件；然后將該約束條件加入到本區(qū)域的協(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制(CSVC)模型中統(tǒng)一求解，解得發(fā)電機(jī)的無(wú)功控制策略。該CSVC模型無(wú)離散變量，屬于常規(guī)二次規(guī)劃模型，避免了復(fù)雜混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題的求解，提高了實(shí)時(shí)控制的可靠性。文檔編號(hào)H02J3/00GK101267114SQ200810055880公開(kāi)日2008年9月17日申請(qǐng)日期2008年1月11日優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日發(fā)明者吳文傳,孫宏斌,張伯明,彬王,郭慶來(lái)申請(qǐng)人:清華大學(xué)