本發(fā)明屬于電氣自動化領(lǐng)域，具體涉及一種基于短路比的電力系統(tǒng)調(diào)相機配置方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，電能已經(jīng)成為了人們生產(chǎn)和生活中必不可少的二次能源，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了無盡的便利。因此，保障電能的穩(wěn)定可靠供應(yīng)，就成為了電力系統(tǒng)最重要的任務(wù)之一。

2、現(xiàn)階段，環(huán)境問題越來越嚴重，因此越來越多的新能源發(fā)電系統(tǒng)開始并入電網(wǎng)并發(fā)電。新能源發(fā)電系統(tǒng)一般都通過電力電子器件并網(wǎng)，這種并網(wǎng)方式是的新能源發(fā)電系統(tǒng)并無法給電力系統(tǒng)提供足夠的無功支撐。因此，電力系統(tǒng)通常采用配備調(diào)相機的方式，來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的無功支撐。

3、目前，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)相機的配置方案(包括調(diào)相機的選址和容量選定)，往往還是采用的經(jīng)驗法的方案：通過電力系統(tǒng)運維人員的經(jīng)驗，結(jié)合電力系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)，直接選定調(diào)相機的接入位置和調(diào)相機的容量。但是，這種人工配置的方案，不僅可靠性和精確性無法保證，而且往往也存在配置容量過大而造成的資源浪費的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種可靠性高、精確性好切客觀科學(xué)的基于短路比的電力系統(tǒng)調(diào)相機配置方法。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種實現(xiàn)所述基于短路比的電力系統(tǒng)調(diào)相機配置方法的系統(tǒng)。

3、本發(fā)明提供的這種基于短路比的電力系統(tǒng)調(diào)相機配置方法，包括如下步驟：

4、s1.獲取目標電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；

5、s2.根據(jù)步驟s1獲取的數(shù)據(jù)信息，建立目標電力系統(tǒng)的新能源機組并網(wǎng)簡化模型；

6、s3.根據(jù)步驟s2建立的模型，計算目標電力系統(tǒng)的新能源場站短路比；

7、s4.以調(diào)相機配置容量最小為目標函數(shù)，以新能源多場站短路比為約束條件，構(gòu)建調(diào)相機選址模型并求解，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機選址；

8、s5.根據(jù)調(diào)相機的成本數(shù)據(jù)，構(gòu)建調(diào)相機的等年值指標；

9、s6.以調(diào)相機的等年值最小為目標函數(shù)，以新能源多場站短路比為約束條件，構(gòu)建調(diào)相機定容模型并求解，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機定容；

10、s7.根據(jù)步驟s4得到的調(diào)相機選址方案和步驟s6得到的調(diào)相機定容方案，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機配置。

11、步驟s2所述的根據(jù)步驟s1獲取的數(shù)據(jù)信息，建立目標電力系統(tǒng)的新能源機組并網(wǎng)簡化模型，具體包括如下步驟：

12、基于送端若干個新能源設(shè)備之間的相互作用，設(shè)定n個新能源場站的有功出力為pre,1～pre,n，n個新能源場站的無功出力為qre,1～qre,n，對應(yīng)的機端母線電壓為ure,1～ure,n；從新能源機端看進去，對應(yīng)的戴維南等值電壓源為e1～en；

13、建立目標電力系統(tǒng)的新能源機組并網(wǎng)簡化模型為：

14、第i新能源場站、第i機端母線、第i自阻抗和第i戴維南等值電壓源依次串接；在第i機端母線和第j機端母線間連接第ij阻抗；

15、第i自阻抗的值為主網(wǎng)等值電源i與對應(yīng)并網(wǎng)點間的系統(tǒng)側(cè)折算等值阻抗；第ij阻抗的值為折算的并網(wǎng)點i和并網(wǎng)點j間的等值阻抗；第i新能源場站的輸出有功為pre,i，輸出無功為qre,i；第i戴維南等值電壓源的值為ei；第i機端母線的電壓為ure,i。

16、步驟s3所述的根據(jù)步驟s2建立的模型，計算目標電力系統(tǒng)的新能源場站短路比，具體包括如下步驟：

17、設(shè)定各新能源并網(wǎng)母線注入交流系統(tǒng)的電流為i1～in，則機端母線電壓ure1～uren的計算式為

18、

19、式中zeq,nn為各機端母線節(jié)點的自阻抗；zeq,ij為各機端母線節(jié)點的互阻抗；

20、采用如下算式計算第i個機端母線處的新能源場站短路比mrscri：

21、

22、式中為第i個機端母線處的電壓向量；為第i個并網(wǎng)母線節(jié)點的標稱電壓向量；為第i個并網(wǎng)點處的自阻抗向量；為第i個新能源并網(wǎng)點母線節(jié)點注入的視在功率向量；x為新能源并網(wǎng)點看向系統(tǒng)的等值電抗；r為新能源并網(wǎng)點看向系統(tǒng)的等值電阻；為第i個新能源并網(wǎng)點母線節(jié)點注入的有功功率向量；為第i個并網(wǎng)點與節(jié)點j之間的互阻抗向量；為第i個并網(wǎng)母線節(jié)點的實際運行電壓向量。

23、步驟s4所述的以調(diào)相機配置容量最小為目標函數(shù)，以新能源多場站短路比為約束條件，構(gòu)建調(diào)相機選址模型并求解，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機選址，具體包括如下步驟：

24、a.基于目標電網(wǎng)的元件模型參數(shù)以及潮流運行狀態(tài)，建立目標電力系統(tǒng)的仿真模型；

25、b.基于步驟a建立的仿真模型，計算目標電力系統(tǒng)的潮流可行解情況下的各個新能源場站的短路比；

26、c.在目標電力系統(tǒng)中新能源場站短路比最低的新能源場站處，增設(shè)調(diào)相機；

27、d.重新計算目標電力系統(tǒng)的潮流可行解情況下的各個新能源場站的短路比；

28、e.對步驟d得到的各個新能源場站的短路比進行判斷：

29、若各個新能源場站的短路比均滿足設(shè)定的約束條件，則調(diào)相機選址完成；

30、否則，返回步驟c，并進行下一輪的調(diào)相機的選址；

31、所述的約束條件為mrscri＞mrscri,min，其中mrscri,min為第i個機端母線處的新能源場站短路比最小值；

32、f.根據(jù)步驟e得到的調(diào)相機選址結(jié)果，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機選址。

33、步驟s5所述的根據(jù)調(diào)相機的成本數(shù)據(jù)，構(gòu)建調(diào)相機的等年值指標，具體包括如下步驟：

34、采用如下算式作為調(diào)相機的等年值指標a：

35、

36、式中cinv為調(diào)相機投資成本；ir為利率；rope為調(diào)相機的年運維費率；rdep為調(diào)相機的年損耗率；ssc為調(diào)相機容量；tmh為年最大運行時間；e為電價。

37、步驟s6所述的以調(diào)相機的等年值最小為目標函數(shù)，以新能源多場站短路比為約束條件，構(gòu)建調(diào)相機定容模型并求解，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機定容，具體包括如下步驟：

38、a.根據(jù)調(diào)相機的性能參數(shù)，確定調(diào)相機的配置優(yōu)先級：優(yōu)先配置300mvar集中式調(diào)相機，再配置50mvar分布式調(diào)相機；

39、b.新能源場站的短路比約束擴展為網(wǎng)側(cè)約束和機側(cè)約束；優(yōu)先滿足機側(cè)約束，然后滿足網(wǎng)側(cè)約束；

40、所述的機側(cè)約束表示為mrscrgi＞mrscrgi,min，其中mrscrgi為第i個機端母線處的機側(cè)新能源場站短路比，mrscrgi,min為第i個機端母線處的機側(cè)新能源場站短路比最小值；

41、所述的網(wǎng)側(cè)約束表示為mrscrsj＞mrscrsj,min，其中mrscrsj為第i個機端母線處的網(wǎng)側(cè)新能源場站短路比，mrscrsj,min為第i個機端母線處的網(wǎng)側(cè)新能源場站短路比最小值；

42、c.計算各個新能源場站的機側(cè)新能源場站短路比，并進行判斷：

43、若機側(cè)新能源場站短路比滿足機側(cè)約束，則該新能源場站的機側(cè)不配置調(diào)相機，并轉(zhuǎn)到步驟f；

44、若機側(cè)新能源場站短路比不滿足機側(cè)約束，則在該新能源場站的機側(cè)優(yōu)先配置h臺300mvar集中式調(diào)相機，直至滿足機側(cè)約束；

45、d.針對配置的h臺300mvar集中式調(diào)相機，將300mvar集中式調(diào)相機的臺數(shù)減去1，并增加50mvar分布式調(diào)相機直至滿足機側(cè)約束；

46、e.重復(fù)步驟d直至300mvar集中式調(diào)相機的臺數(shù)為0；記錄所有機側(cè)配置調(diào)相機的h+1個方案，并計算各個機側(cè)配置方案的等年值指標；

47、f.計算各個新能源場站的網(wǎng)側(cè)新能源場站短路比，并進行判斷：

48、若網(wǎng)側(cè)新能源場站短路比滿足網(wǎng)側(cè)約束，則該新能源場站的網(wǎng)側(cè)不配置調(diào)相機，并轉(zhuǎn)到步驟i；

49、若網(wǎng)側(cè)新能源場站短路比不滿足網(wǎng)側(cè)約束，則在該新能源場站的網(wǎng)側(cè)優(yōu)先配置v臺300mvar集中式調(diào)相機，直至滿足網(wǎng)側(cè)約束；

50、g.針對配置的v臺300mvar集中式調(diào)相機，將300mvar集中式調(diào)相機的臺數(shù)減去1，并增加50mvar分布式調(diào)相機直至滿足網(wǎng)側(cè)約束；

51、h.重復(fù)步驟g直至300mvar集中式調(diào)相機的臺數(shù)為0；記錄所有網(wǎng)側(cè)配置調(diào)相機的v+1個方案，并計算各個網(wǎng)側(cè)配置方案的等年值指標；

52、i.根據(jù)得到的機側(cè)配置方案和網(wǎng)側(cè)配置方案的等年值指標，選擇等年值指標最低的方案，作為最終的目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機定容方案。

53、本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)所述基于短路比的電力系統(tǒng)調(diào)相機配置方法的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)獲取模塊、模型建立模塊、短路比計算模塊、調(diào)相機選址模塊、指標構(gòu)建模塊、調(diào)相機定容模塊和調(diào)相機配置模塊；數(shù)據(jù)獲取模塊、模型建立模塊、短路比計算模塊、調(diào)相機選址模塊、指標構(gòu)建模塊、調(diào)相機定容模塊和調(diào)相機配置模塊依次串接；數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取目標電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息上傳模型建立模塊；模型建立模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)信息，建立目標電力系統(tǒng)的新能源機組并網(wǎng)簡化模型，并將數(shù)據(jù)信息上傳短路比計算模塊；短路比計算模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)建立的模型，計算目標電力系統(tǒng)的新能源場站短路比，并將數(shù)據(jù)信息上傳調(diào)相機選址模塊；調(diào)相機選址模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，以調(diào)相機配置容量最小為目標函數(shù)，以新能源多場站短路比為約束條件，構(gòu)建調(diào)相機選址模型并求解，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機選址，并將數(shù)據(jù)信息上傳指標構(gòu)建模塊；指標構(gòu)建模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)調(diào)相機的成本數(shù)據(jù)，構(gòu)建調(diào)相機的等年值指標，并將數(shù)據(jù)信息上傳調(diào)相機定容模塊；調(diào)相機定容模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，以調(diào)相機的等年值最小為目標函數(shù)，以新能源多場站短路比為約束條件，構(gòu)建調(diào)相機定容模型并求解，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機定容，并將數(shù)據(jù)信息上傳調(diào)相機配置模塊；調(diào)相機配置模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)得到的調(diào)相機選址方案和步驟s6得到的調(diào)相機定容方案，完成目標電力系統(tǒng)的調(diào)相機配置。

54、本發(fā)明提供的這種基于短路比的電力系統(tǒng)調(diào)相機配置方法及系統(tǒng)，通過對目標電力系統(tǒng)的建模，以及調(diào)相機的選址和容量進行分開建模和優(yōu)化，不僅實現(xiàn)了基于短路比的電力系統(tǒng)的調(diào)相機優(yōu)化配置，而且可靠性更高，精確性更好，同時更加客觀和科學(xué)。