專利名稱：基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法。
背景技術(shù)：
電壓無(wú)功補(bǔ)償控制問(wèn)題一直是電力系統(tǒng)運(yùn)行控制中的傳統(tǒng)課題，一般采用調(diào)節(jié)變壓器檔位和投切電容的方式實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功控制，有就地補(bǔ)償和區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化控制兩種手段。其中就地補(bǔ)償方式大多采用電壓無(wú)功補(bǔ)償裝置(VQC)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。常見(jiàn)的控制判據(jù)包括9區(qū)圖、由于VQC的數(shù)據(jù)采集范圍僅限于變電站內(nèi)的電壓無(wú)功變量，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化。另外，由于沒(méi)有考慮到站內(nèi)負(fù)荷的波動(dòng)規(guī)律，9區(qū)圖中的電壓、無(wú)功上下限值一旦由運(yùn)行人員設(shè)定好了，就常年保持不變。如果限值設(shè)定范圍過(guò)小，則引起電壓/無(wú)功頻繁越限，使電容器、變壓器動(dòng)作次數(shù)很多，降低了設(shè)備的使用壽命；如果限值設(shè)定范圍過(guò)大，則系統(tǒng)無(wú)法有效跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷的變化，使補(bǔ)償效果變差。據(jù)統(tǒng)計(jì)，安裝VQC的 變電站，變壓器日動(dòng)作次數(shù)在8 20次之間，而電容器組日動(dòng)作次數(shù)在10 30次之間，顯然動(dòng)作次數(shù)過(guò)于頻繁。區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化控制系統(tǒng)通過(guò)從SCADA獲取數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)的網(wǎng)損最小。區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化控制系統(tǒng)一般采用軟件實(shí)現(xiàn)，在每日中的整點(diǎn)時(shí)間或設(shè)定好的時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并通過(guò)SCADA下發(fā)控制命令，直接控制各變電站變壓器升/降壓和電容器投切。它存在的問(wèn)題是1)優(yōu)化時(shí)間點(diǎn)的選擇。由于電網(wǎng)負(fù)荷是不斷變化的，既有一定的隨機(jī)性又有一定的規(guī)律性，因此如果把優(yōu)化時(shí)間點(diǎn)設(shè)置成固定值，則很有可能出現(xiàn)在某日最需要進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)刻系統(tǒng)不工作，而在其他時(shí)刻系統(tǒng)工作的情況，從而降低了區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化控制系統(tǒng)的使用效果。2)區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)與VQC不能兼容。在安裝區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)的電網(wǎng)內(nèi)需要將已安裝好的VQC退出運(yùn)行，否則它們很可能發(fā)出完全相反的控制指令。它一方面導(dǎo)致了現(xiàn)有變電站VQC裝置的投資浪費(fèi)，另一方面，由于采用集中控制，一旦優(yōu)化主站出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)的無(wú)功電壓處于失控狀態(tài)，會(huì)影響到電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服VQC裝置和區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化控制系統(tǒng)的不足，融合了它們的優(yōu)點(diǎn)，提供一種基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法，使VQC與區(qū)域電網(wǎng)優(yōu)化控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了更加優(yōu)化的二級(jí)電壓控制。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案(I)采用最優(yōu)潮流算法(OPF)求解出電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)值Qtj, U0,作為各節(jié)點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償控制器的無(wú)功、電壓限值的中心基準(zhǔn)值。(2)使用分形理論和統(tǒng)計(jì)物理的方法求取各補(bǔ)償點(diǎn)電力負(fù)荷時(shí)間序列的多重分形參量。對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到負(fù)荷時(shí)間序列，如每隔5分鐘電網(wǎng)某節(jié)點(diǎn)的有功功率或電壓時(shí)間序列。求取序列的概率分布函數(shù)和配分函數(shù)，最終求解出一天24個(gè)小時(shí)段的多重分形參量 Λ a T，T e [O. . 23]。
該步驟又包括如下子步驟①輸入電網(wǎng)數(shù)據(jù)，輸入的電網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)為等間隔輸入，如每5分鐘采集一次的有功數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)間隔不相等，應(yīng)使用插值算法對(duì)所缺少的數(shù)據(jù)進(jìn)行人為添加。②求取電力負(fù)荷一天24時(shí)段的多重分形參量Λ α τ。(3)采用聚類算法確定電網(wǎng)補(bǔ)償時(shí)段。Λ 01能夠反映電網(wǎng)負(fù)荷的波動(dòng)水平，所以可以根據(jù)負(fù)荷波動(dòng)水平，對(duì)電網(wǎng)時(shí)段進(jìn)行聚類。使用聚類算法將電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)相近的相鄰時(shí)刻聚合為同一個(gè)時(shí)段，時(shí)段數(shù)量與補(bǔ)償設(shè)備的最大動(dòng)作次數(shù)相等。該步驟包括如下子步驟
①首先確定一天24個(gè)時(shí)間段的多重分形參量，對(duì)這些多重分形參量進(jìn)行由小到大排序，形成序列Λ α n，n e [O.. 23]。②進(jìn)行時(shí)間序列聚類時(shí)，WAa1作為迭代計(jì)算的初值Vs，兩個(gè)相鄰時(shí)刻進(jìn)行聚合的判斷原則為如果Λ a i < =Vs并且Λ a i+1 < =Vs其中i e [I, 23]，則將Λ a i+1所在的時(shí)段與Λ Cii所在的時(shí)段合并為同一個(gè)時(shí)段。其中Λ 024與Λ ^與 進(jìn)行比較，使Λ Ci24所在的時(shí)段與Λ Ci1所在的時(shí)段合并。每當(dāng)進(jìn)行一次時(shí)刻合并后，則需要判斷當(dāng)前時(shí)段個(gè)數(shù)NO. A與設(shè)定的所要分段時(shí)段數(shù)NO. D是否相等，如果不相等則繼續(xù)進(jìn)行聚類，當(dāng)24個(gè)時(shí)刻比較完畢后，則需要更換迭代計(jì)算的初始值Vs，即Vs= Λ ai+1。(4)在各補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，以該補(bǔ)償點(diǎn)的負(fù)荷波動(dòng)程度確定各個(gè)時(shí)段的電壓、無(wú)功上下限范圍。當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)越大時(shí)，限值范圍越小，反之限值范圍擴(kuò)大。時(shí)變限值能夠確保補(bǔ)償設(shè)備在電網(wǎng)最需要補(bǔ)償?shù)臅r(shí)段縮小補(bǔ)償限值范圍，從而提高補(bǔ)償?shù)母櫺Ч辉谄渌麜r(shí)段放寬補(bǔ)償限值范圍，從而減少補(bǔ)償設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)，從總體上達(dá)到減少補(bǔ)償設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命的目的。該步驟包含以下子步驟①確定電網(wǎng)各補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的無(wú)功和電壓的默認(rèn)允許波動(dòng)范圍。該范圍一般是根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定，或由電網(wǎng)調(diào)度中心指定。設(shè)電壓幅值和無(wú)功功率的默認(rèn)補(bǔ)償上下限值為(Udup, U麗，Qdup，Qddw)，因此可得到功率和電壓幅值的默認(rèn)允許波動(dòng)范圍(AUd、AQd)為
權(quán)利要求
1.一種基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法，其特征是，具體步驟為(1)采用最優(yōu)潮流算法OPF求解出電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)值Q0，U0,作為各節(jié)點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償控制器的無(wú)功、電壓限值的中心基準(zhǔn)值；(2)使用分形理論和統(tǒng)計(jì)物理的方法求取各補(bǔ)償點(diǎn)電力負(fù)荷時(shí)間序列的多重分形參量；對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)按照設(shè)定的間隔時(shí)間進(jìn)行處理得到負(fù)荷時(shí)間序列，求取序列的概率分布函數(shù)和配分函數(shù)，最終求解出一天24個(gè)小時(shí)段的多重分形參量Λ a T，T e [O. . 23]；(3)采用聚類算法確定電網(wǎng)補(bǔ)償時(shí)段；由于Λ01能夠反映電網(wǎng)負(fù)荷的波動(dòng)水平，根據(jù)負(fù)荷波動(dòng)水平，對(duì)電網(wǎng)時(shí)段進(jìn)行聚類；使用聚類算法將電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)相近的相鄰時(shí)刻聚合為同一個(gè)時(shí)段，時(shí)段數(shù)量與補(bǔ)償設(shè)備的最大動(dòng)作次數(shù)相等；(4)在各補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，以該補(bǔ)償點(diǎn)的負(fù)荷波動(dòng)程度確定各個(gè)時(shí)段的電壓、無(wú)功上下限范圍；當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)越大時(shí)，限值范圍越小，反之限值范圍擴(kuò)大；時(shí)變限值確保補(bǔ)償設(shè)備在電網(wǎng)最需要補(bǔ)償?shù)臅r(shí)段縮小補(bǔ)償限值范圍，從而提高補(bǔ)償?shù)母櫺Ч辉谄渌麜r(shí)段放寬補(bǔ)償限值范圍，從而減少補(bǔ)償設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)，從總體上達(dá)到減少補(bǔ)償設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命的目的。
2.如權(quán)利要求I所述的基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法，所述步驟(2)的具體步驟為①輸入電網(wǎng)數(shù)據(jù)，輸入的電網(wǎng)數(shù)據(jù)為等間隔輸入；若數(shù)據(jù)間隔不相等，應(yīng)使用插值算法對(duì)所缺少的數(shù)據(jù)進(jìn)行添加；②求取電力負(fù)荷一天24時(shí)段的多重分形參量Δα τ。
3.如權(quán)利要求I所述的基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法，所述步驟(3)的具體步驟為①首先確定一天24個(gè)時(shí)間段的多重分形參量，對(duì)這些多重分形參量進(jìn)行由小到大排序，形成序列Λ α n, n e [O. . 23]；②進(jìn)行時(shí)間序列聚類時(shí)，以△Ci1作為迭代計(jì)算的初值Vs，兩個(gè)相鄰時(shí)刻進(jìn)行聚合的判斷原則為如果Λ a i < =Vs并且Λ a i+1 < =Vs其中i e [1，23]，則將Λ a i+1所在的時(shí)段與 Δ ^所在的時(shí)段合并為同一個(gè)時(shí)段；其中Λ仃24與Λ ^與 進(jìn)行比較，使Λ Ci24所在的時(shí)段與Λ Ci1所在的時(shí)段合并；每當(dāng)進(jìn)行一次時(shí)刻合并后，則需要判斷當(dāng)前時(shí)段個(gè)數(shù)NO. A 與設(shè)定的所要分段時(shí)段數(shù)NO. D是否相等，如果不相等則繼續(xù)進(jìn)行聚類，當(dāng)24個(gè)時(shí)刻比較完畢后，則需要更換迭代計(jì)算的初始值Vs，即Vs= Λ ai+1。
4.如權(quán)利要求I所述的基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法，所述步驟(4)的具體步驟為①確定電網(wǎng)各補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的無(wú)功和電壓的默認(rèn)允許波動(dòng)范圍；該范圍根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定，或由電網(wǎng)調(diào)度中心指定；設(shè)電壓幅值和無(wú)功功率的默認(rèn)補(bǔ)償上下限值為UDUP，U麗， QDUP，Qim，得到功率和電壓幅值的默認(rèn)允許波動(dòng)范圍AUin AQd為J D - UDUP - UddwI HId = Qdjt - Qddw)根據(jù)一天內(nèi)24個(gè)時(shí)刻的多重分形參量Λ aT，Te [O.. 23]，得到其平均值，即電網(wǎng)一天內(nèi)的平均波動(dòng)水平Λ CIav，進(jìn)而得到各個(gè)時(shí)段的負(fù)荷波動(dòng)倍數(shù)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于負(fù)荷波動(dòng)規(guī)律的時(shí)變限值區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法，具體步驟為(1)采用最優(yōu)潮流算法OPF求解出電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)值QO,UO，作為各節(jié)點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償控制器的無(wú)功、電壓限值的中心基準(zhǔn)值；(2)使用分形理論和統(tǒng)計(jì)物理的方法求取各補(bǔ)償點(diǎn)電力負(fù)荷時(shí)間序列的多重分形參量；最終求解出一天24個(gè)小時(shí)段的多重分形參量ΔαT，T∈
；(3)采用聚類算法確定電網(wǎng)補(bǔ)償時(shí)段；(4)在各補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，以該補(bǔ)償點(diǎn)的負(fù)荷波動(dòng)程度確定各個(gè)時(shí)段的電壓、無(wú)功上下限范圍；本發(fā)明考慮了一天內(nèi)負(fù)荷的波動(dòng)情況，能夠保證變壓器和電容器的動(dòng)作發(fā)生在電網(wǎng)最需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)段，從而提高電網(wǎng)的補(bǔ)償效果，并減少補(bǔ)償設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102709923SQ20121019474
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者侯廣松, 宗西舉, 崔榮花, 張靜亮, 程新功, 陳愛(ài)賓, 高軍 申請(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司菏澤供電公司, 濟(jì)南大學(xué)