專利名稱：一種基于潮流熵的多facts最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中輸配電系統(tǒng)的控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于潮流熵的多FACTS最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高電壓、大容量、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)的互聯(lián)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。然而，在其迅猛發(fā)展的同時(shí)，也暴露了輸電網(wǎng)絡(luò)脆弱的一面，一系列新的矛盾和問題日益凸顯。近年來，在國(guó)內(nèi)以至世界范圍內(nèi)，輸電網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)重事故時(shí)有發(fā)生。例如印度7. 30大面積停電影響逾3億人，7. 31的又一輪更大規(guī)模停電，6. 7億人受到影響，波及幾乎半個(gè)印度。在輸電網(wǎng)絡(luò)迫切需要新的調(diào)控手段來提高電壓質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性之際，一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術(shù)——柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。所謂“柔性交流輸電系統(tǒng)”技術(shù)又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術(shù)，簡(jiǎn)稱FACTS，是一種將微機(jī)處理技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運(yùn)行效率和電能質(zhì)量，并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術(shù)，是通過改變電力系統(tǒng)的主要參數(shù)來控制潮流分布，使輸電過程更加可靠，具有更大的可控性和更好的效率。FACTS的使用突破了過去單一控制器的局部作用及影響，從整體上提高交流輸電線和輸電網(wǎng)運(yùn)行控制能力和水平。FACTS具有控制輸電網(wǎng)絡(luò)潮流流向和輸送能力的效果，為電力市場(chǎng)創(chuàng)造電力定向輸送條件，有助于提高現(xiàn)有輸電網(wǎng)的穩(wěn)定性，可靠性和供電質(zhì)量等。FACTS最重要的應(yīng)用方面之一是潮流控制，因此開展FACTS潮流控制的研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義，且是非常緊要和迫切的，以滿足新形勢(shì)下電力系統(tǒng)的運(yùn)行需要。潮流熵是近些年基于熱力學(xué)定律中熵理論而提出的，熵是對(duì)系統(tǒng)混亂和無序狀態(tài)的一種量度，系統(tǒng)的有序程度越低，則其熵越大；反之，系統(tǒng)的有序程度越高，其熵就越小。熵的性質(zhì)有可加性、非負(fù)性、極值性、與狀態(tài)編號(hào)無關(guān)性。把熵植入到電力系統(tǒng)中可以與線路的潮流分布進(jìn)行匹配，熵值的意義和性質(zhì)在電力系統(tǒng)中賦予新的含義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以往的研究大多側(cè)重于FACTS裝置對(duì)線路負(fù)載率的提高，沒有從整個(gè)系統(tǒng)全面衡量FACTS裝置增加以后帶來的潮流分布優(yōu)化效果，提出了一種基于潮流熵的多FACTS最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法，該方法能夠快速調(diào)節(jié)相應(yīng)電網(wǎng)中因負(fù)荷變化而引起的功率分布變化問題，F(xiàn)ACTS裝置的投入調(diào)節(jié)控制可抑制震蕩以及提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，F(xiàn)ACTS的投運(yùn)調(diào)節(jié)控制可以提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，增大負(fù)荷裕度，改善控制線路的潮流分布，同時(shí)還提高了電力系統(tǒng)的輸電能力。該發(fā)明能夠合理的選擇FACTS裝置的位置，避免導(dǎo)致電壓穩(wěn)定性和輸電能力的降低，而且可以適合的選擇容量，避免成本的浪費(fèi)。本發(fā)明基于潮流熵的概念，從系統(tǒng)的全局進(jìn)行分析，利用FACTS裝置對(duì)電力系統(tǒng)中的潮流進(jìn)行優(yōu)化控制，達(dá)到系統(tǒng)線路等的最優(yōu)使用狀況。本發(fā)明將潮流熵作為系統(tǒng)潮流分布的優(yōu)化指標(biāo)，潮流熵值越趨向于零表明系統(tǒng)中的潮流分布越均勻、系統(tǒng)的穩(wěn)定程度越高。優(yōu)化過程中利用多FACTS裝置的協(xié)調(diào)控制，避免造成線路利用率過小或過負(fù)荷，因此，潮流熵值的求取要滿足一定的線路約束條件，最終目標(biāo)是通過FACTS裝置的協(xié)調(diào)控制使得系統(tǒng)的潮流熵值最優(yōu)，同時(shí)線路的負(fù)載狀況也達(dá)到理想狀態(tài)。本發(fā)明在電力系統(tǒng)中引入FACTS裝置，通過FACTS裝置的協(xié)調(diào)控制來優(yōu)化系統(tǒng)潮流使得潮流熵值的最優(yōu)化，F(xiàn)ACTS裝置有連續(xù)可調(diào)和分組投切等多種形式的模型，目前為止具有潮流控制的FACTS元件主要有ASVG、TCPS, TCSC、UPFC, SPFC等，雖然其控制變量各不相同，但其模型可以用串聯(lián)和并聯(lián)的導(dǎo)納形式表示成通用的FACTS模型(如

圖1)，由此可以簡(jiǎn)化計(jì)算、設(shè)計(jì)過程，方便協(xié)調(diào)控制。I設(shè)定目標(biāo)函數(shù)min H(Xn, Yn)(I)其中Χη=[Χ”X2,…，Xn]T，Yn= [Y1, Y2,…，Υη]τ 表示 FACTS 裝置控制變量；η表示安裝的FACTS裝置個(gè)數(shù)；以下是分析影響潮流熵值的因素，主要因子是線路的有功功率，最終可歸結(jié)到由FACTS裝置來進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。線路負(fù)荷率
權(quán)利要求
1.一種基于潮流熵的多FACTS最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法，其特征是，建立了一個(gè)以潮流墑最小為目標(biāo)的函數(shù)，通過多FACTS裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的控制方法?？紤]到目前FACTS裝置的多樣化，對(duì)其進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，簡(jiǎn)化了對(duì)潮流熵的控制分析，同時(shí)減少了不必要的狀態(tài)變量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于潮流熵的多FACTS最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法，其特征是，所述的潮流熵值H作為潮流分布均勻度的判斷指標(biāo)，應(yīng)用到FACTS裝置的協(xié)調(diào)控制過程中使得系統(tǒng)的潮流最優(yōu)化。對(duì)系統(tǒng)分析潮流分布時(shí)，建立了潮流熵minH(Xn，Yn)的數(shù)學(xué)模型，其中Xn=D^X2, - ,Xn]T, Yn=LY1, Y2,…，YJt表示FACTS裝置控制變量；n表示安裝的FACTS裝置個(gè)數(shù)。
約束條件包含等式約束和不等式約束； (1)等式約束
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于潮流熵的多FACTS最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法，其特征是，在獲得具體的潮流熵的過程，關(guān)于對(duì)各線路負(fù)荷率a i劃區(qū)間歸類，給定常數(shù)序列U= {U1，U2,…,Uk, .",Unh即可得(Uk, Uk+1) ,U取值1. 5,然后對(duì)屬于同一區(qū)間、不同負(fù)荷率的線路進(jìn)行概率化，轉(zhuǎn)換成概率問題，形成潮流熵關(guān)鍵判斷的基礎(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于潮流熵的多FACTS最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法,將潮流熵作為系統(tǒng)潮流分布的優(yōu)化指標(biāo)，通過FACTS裝置的控制參數(shù)來協(xié)調(diào)控制潮流變化，在優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)潮流熵值的同時(shí)避免造成線路利用率過小或者過負(fù)荷。首先通過潮流計(jì)算獲得潮流熵值判斷潮流分布狀況，由此得到影響系統(tǒng)潮流分布的線路信息，然后對(duì)FACTS裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，考慮FACTS裝置數(shù)量、發(fā)電機(jī)組出力、線路水平、節(jié)點(diǎn)電壓幅值、FACTS位置等的約束，對(duì)系統(tǒng)的潮流進(jìn)行優(yōu)化，從而使優(yōu)化指標(biāo)潮流墑值得到調(diào)節(jié)，保證線路的有效利用率，從整體上反映系統(tǒng)的潮流分布均勻。
文檔編號(hào)H02J3/00GK103001219SQ20121050406
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者黎燦兵, 肖利武, 曹一家, 朱前龍, 鐘躍 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)