本發(fā)明屬于電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于多方式的主變無載分接頭優(yōu)化的方法。

背景技術(shù)：

2014年華東電網(wǎng)陸續(xù)投產(chǎn)賓金特高壓直流工程、安吉～福州特高壓交流工程，標(biāo)志著浙江電網(wǎng)正式邁入特高壓交直流混聯(lián)運(yùn)行的新時(shí)代。2015～2016年則陸續(xù)投產(chǎn)寧紹特高壓直流工程以及淮滬特高壓北半環(huán)工程，華東電網(wǎng)饋入的直流將多達(dá)8回，受電規(guī)模高達(dá)3700萬千瓦，浙江電網(wǎng)形成“兩交兩直”的特高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，華東電網(wǎng)整體電氣聯(lián)系更為緊密，電網(wǎng)穩(wěn)定特性發(fā)生較大變化，浙江電網(wǎng)將呈現(xiàn)出明顯的多饋入特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)特征。

電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，網(wǎng)損是電網(wǎng)運(yùn)行的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為確保用戶電壓質(zhì)量，需要對(duì)無功電壓運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化分析研究。主變分接頭是電網(wǎng)的重要電壓調(diào)節(jié)手段，有載調(diào)壓分接頭的檔位可由AVC實(shí)時(shí)控制，但是浙江電網(wǎng)絕大部分500kV主變和部分220kV主變?yōu)闊o載調(diào)壓分接頭。無載調(diào)壓分接頭的檔位調(diào)整必須在主變停電狀態(tài)下進(jìn)行，在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中500kV和220kV主變難以安排停電，只能利用春節(jié)低負(fù)荷時(shí)段安排停電調(diào)整分接頭，調(diào)整后分接頭檔位需要適應(yīng)全年各種電網(wǎng)運(yùn)行方式。因此，針對(duì)無載調(diào)壓主變分接頭檔位計(jì)劃問題，提出優(yōu)化方案，使變壓器各側(cè)電壓分布基本合理，對(duì)于保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量，提高電壓合格率具有重要意義。作為中國最特殊的假日,春節(jié)期間浙江電網(wǎng)無功過剩、電壓過高問題突出。春節(jié)期間負(fù)荷極低，流入電網(wǎng)的充電功率大，感性補(bǔ)償設(shè)備不足，因此只能通過拉停500kV和220kV線路以減少充電功率，機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行來吸收無功。線路拉停、機(jī)組進(jìn)相使得電網(wǎng)可靠性和穩(wěn)定性降低。同時(shí)需要預(yù)先制定地區(qū)電網(wǎng)功率因數(shù)控制目標(biāo)。需要以消除電壓越限為目標(biāo)進(jìn)行無功電壓運(yùn)行方式仿真計(jì)算，確定春節(jié)期間的無功電壓控制措施。因此春節(jié)無功電壓方式的輔助決策是一個(gè)需重點(diǎn)研究的課題，研究春節(jié)期間的AVC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)策略，使得AVC系統(tǒng)能夠在春節(jié)期間正常運(yùn)行，減輕調(diào)控人員的工作壓力，保證春節(jié)期間的電壓合格率。

無載調(diào)壓分接頭位置需要滿足未來較長時(shí)間段內(nèi)的電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)需要。典型地，無載調(diào)壓分接頭位置應(yīng)適應(yīng)全年的電網(wǎng)運(yùn)行情況。如果完整考慮全年的電網(wǎng)運(yùn)行情況，必然導(dǎo)致求解問題的計(jì)算規(guī)模巨大，復(fù)雜性難以想象。由于電網(wǎng)未來運(yùn)行情況的精確預(yù)測本身存在較大的困難，嚴(yán)格考慮全年的電網(wǎng)情況既不現(xiàn)實(shí)，也沒必要。在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，一般可根據(jù)電網(wǎng)的典型或極端運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。典型地，電網(wǎng)年方式研究時(shí)將編制全年大方式、年底大方式、汛期大方式及汛期小方式等，無載調(diào)壓分接頭檔位如果能夠滿足這些典型或極端運(yùn)行方式的調(diào)壓需要，那么就應(yīng)該能夠適應(yīng)電網(wǎng)全年的電壓調(diào)壓需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種適應(yīng)性更強(qiáng)的基于多方式的主變無載分接頭優(yōu)化的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種基于多方式的主變無載分接頭優(yōu)化的方法，包括多運(yùn)行方式聯(lián)合非線性混合整數(shù)優(yōu)化問題，分別為各運(yùn)行方式的可行性約束、各運(yùn)行方式的并列主變檔位一致性約束、各運(yùn)行方式間無載調(diào)壓分接頭檔位的一致性約束和目標(biāo)函數(shù)。

所述各運(yùn)行方式的可行性約束滿足如下的可行性約束：

式中：上標(biāo)k表示運(yùn)行方式編號(hào)，分別表示節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值、電壓相位、電源有功注入、電源無功注入、有功負(fù)荷和無功負(fù)荷；為并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備i的并聯(lián)電納；為變壓器抽頭i的檔位；SN為所有拓?fù)潼c(diǎn)的集合；SG為所有機(jī)端拓?fù)潼c(diǎn)的集合；SC為并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備的集合；ST為變壓器抽頭的集合。和分別為壓縮后的電壓上下限；等式約束為第k個(gè)運(yùn)行方式下的潮流平衡方程，與后續(xù)的不等式約束一起共同保證了運(yùn)行狀態(tài)的可行性。

所述各運(yùn)行方式的并列主變檔位一致性約束滿足如下的并列主變檔位一致性約束：

式中：S_PT為并列主變的集合。

所述各運(yùn)行方式間無載調(diào)壓分接頭檔位的一致性約束，即：

式中：S_NT為無載調(diào)壓抽頭的集合。

所述目標(biāo)函數(shù)如下：

式中：表示運(yùn)行方式k的有功網(wǎng)損；T_i¹表示無載調(diào)壓抽頭i在運(yùn)行方式1的運(yùn)行檔位，T_i^c表示無載調(diào)壓抽頭i的當(dāng)前實(shí)際檔位，w表示分接頭調(diào)整代價(jià)。

本發(fā)明有益的效果是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基于多實(shí)時(shí)斷面的無載調(diào)壓主變分接頭檔位優(yōu)化計(jì)算，滿足了各極端負(fù)荷情況下的無功電壓調(diào)節(jié)需求。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

這種基于多方式的主變無載分接頭優(yōu)化的方法，包括多運(yùn)行方式聯(lián)合非線性混合整數(shù)優(yōu)化問題，分別為各運(yùn)行方式的可行性約束、各運(yùn)行方式的并列主變檔位一致性約束、各運(yùn)行方式間無載調(diào)壓分接頭檔位的一致性約束和目標(biāo)函數(shù)。

無載調(diào)壓分接頭檔位優(yōu)化需同時(shí)考慮多個(gè)不同的運(yùn)行方式，記擬分析的運(yùn)行方式的集合為S_K。與常規(guī)電壓無功優(yōu)化問題類似，對(duì)于任一運(yùn)行方式k∈S_K，均應(yīng)滿足如下的可行性約束：

式中：上標(biāo)k表示運(yùn)行方式編號(hào)，分別表示節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值、電壓相位、電源有功注入、電源無功注入、有功負(fù)荷和無功負(fù)荷；為并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備i的并聯(lián)電納；為變壓器抽頭i的檔位；SN為所有拓?fù)潼c(diǎn)的集合；SG為所有機(jī)端拓?fù)潼c(diǎn)的集合；SC為并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備的集合；ST為變壓器抽頭的集合。和分別為壓縮后的電壓上下限；等式約束為第k個(gè)運(yùn)行方式下的潮流平衡方程，與后續(xù)的不等式約束一起共同保證了運(yùn)行狀態(tài)的可行性。

對(duì)于并列運(yùn)行的主變，不論是有載調(diào)壓主變或是無載調(diào)壓主變，主變間的檔位差異均將出現(xiàn)較大的無功環(huán)流，增大主變的有功及無功損耗，占用主變?nèi)萘?，降低主變有功傳輸能力，在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)予避免。對(duì)于任一運(yùn)行方式k∈S_K，均應(yīng)滿足如下的并列主變檔位一致性約束：

式中：S_PT為并列主變的集合。

由于無載調(diào)壓抽頭只能在停電狀態(tài)下調(diào)整，故分析期內(nèi)各運(yùn)行方式間的檔位應(yīng)該是一致的，而有載調(diào)壓抽頭檔位在各運(yùn)行方式間則可以是有差異的。無載調(diào)壓分接頭的這一特性在模型中體現(xiàn)為各運(yùn)行方式間分接頭檔位相等的約束，即

式中：S_NT為無載調(diào)壓抽頭的集合。

對(duì)于發(fā)電機(jī)無功出力、有載調(diào)壓抽頭及并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備，其調(diào)節(jié)代價(jià)相對(duì)較低，且不同運(yùn)行方式間所對(duì)應(yīng)的時(shí)間跨度較大，故可以忽略其調(diào)節(jié)代價(jià)。無載調(diào)壓抽頭的檔位調(diào)整需在停電狀態(tài)下進(jìn)行，其調(diào)節(jié)代價(jià)是相對(duì)高昂的，在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)盡量避免其不必要的調(diào)整，故在目標(biāo)函數(shù)中應(yīng)考慮其調(diào)節(jié)代價(jià)。與常規(guī)的電壓無功優(yōu)化問題類似，無載調(diào)壓分接頭檔位優(yōu)化應(yīng)考慮電網(wǎng)的有功損耗。根據(jù)上述分析，無載調(diào)壓分接頭檔位優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)可描述如下：

式中：表示運(yùn)行方式k的有功網(wǎng)損；T_i¹表示無載調(diào)壓抽頭i在運(yùn)行方式1的運(yùn)行檔位，T_i^c表示無載調(diào)壓抽頭i的當(dāng)前實(shí)際檔位，w表示分接頭調(diào)整代價(jià)。

各運(yùn)行方式的可行性約束式(1)、各運(yùn)行方式并列主變的檔位一致性約束式(2)、各運(yùn)行方式間無載調(diào)壓分接頭檔位的一致性約束式(3)，以及目標(biāo)函數(shù)式(4)共同構(gòu)成了考慮無載調(diào)壓分接頭檔位優(yōu)化調(diào)整的電壓無功優(yōu)化問題的完整描述，這是一個(gè)多運(yùn)行方式聯(lián)合非線性混合整數(shù)優(yōu)化問題。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。