兼顾电压稳定的互联电网电压/无功协调控制
发布时间：2021-08-18 02:49
互联电网各控制中心在进行电压/无功控制时有必要采用协调控制手段,以实现无功的合理分布,避免控制振荡。文中以互联电网网络方程为基础,分别推导了基于L指标的节点最优无功注入量和对应电网有功网损最小时的节点最优无功注入量。进而根据分解协调计算思想,设计了兼顾电压静态稳定性和经济性的互联电网区域电压/无功协调控制模型。最后分别通过两种互联电网模型的仿真实验,验证了所提出的兼顾电压稳定的互联电网电压/无功协调控制的机理与方法的正确性与有效性。
【文章来源】：电力系统自动化. 2014,38(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１互联电网示意图Ｆｉｇ．１Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ
由式（１６）求得的稳定性最优无功注入量ＱＬ的差值，其代表了本区域电压／无功调节对关联区域电压稳定性的影响；ｇ（ｘ）为优化计算要考虑的不等式约束，为变压器变比调节范围，节点电压允许波动范围，发电机无功功率限值，并联电容器的功率和发电机机端电压的限制范围；ｈ（ｘ）为优化计算要考虑的等式约束，包括潮流计算的有功功率平衡和无功功率平衡方程。各区域电压／无功控制中心独立计算本区域所有计算，只将协调计算所需等值导纳矩阵及无功注入量等传输到相连电网电压控制中心，如图２所示。图２协调控制信息交互模式Ｆｉｇ．２Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ对该模型区域间信息交互过程的详细分析参见附录Ｃ。由于模型４个优化目标有可能相互矛盾，即本区域Ｐｌｏｓｓ的减小有可能导致边界节点处无功注入量与互联区域经济性最优无功注入量的偏离程度增加；本区域电压稳定性的提高可能导致ΔＱｓ的劣化，即相连区域电压Ｌ指标的增大；以及有功网损与电压稳定两类优化控制目标本身也可能相互矛盾。所以不宜使用权重法将４个优化目标合成为一个目标函数［２４］，而考虑采用基于Ｐａｒｅｔｏ－最优解集思想的多目标进化算法（ＭＯＥＡ）求解该模型。５仿真算例本文采用２类仿真模型，分别模拟有电源大容量电网与无电源源配电网的互联以及两个容量相当的有电源网络的互联。控制模型的优化求解采用文献［２０］的自适应ε－支配域多目标进化算法（ＡｅＭＯＥＡ）。该方法能较快速的计算多目标优化问题的Ｐａｒｅｔｏ解集，最优解的选取采用权重法（见式（１８）
（０．９～１．１（标幺值））；７组并联电容器组，每组电容器可分３次投切；网络与ＩＥＥＥ１４节点模型的４号节点相连。对无源网络分别采用本文的协调控制模型和仅考虑本区域网损和Ｌ指标最优的无协调优化模型进行电压／无功优化，约束条件包括发电机无功限值，母线电压上、下限约束（０．９５～１．０５（标幺值））。分别进行１２次仿真，负荷按照早上０８：００到晚上１９：００如图３所示的恒功率变化曲线改变。图３负荷变化曲线Ｆｉｇ．３Ｌｏａｄｃｈａｎｇｉｎｇｃｕｒｖｅ图４显示了按照本文所提方法与忽略本区域调控对相关联区域影响的常规方法针对无源网路电压／无功调控的结果。两种控制方法的仿真参数，随机数据完全相同，参见附录Ｄ。由图可见，两种方法都实现了对网损和电压稳定指标的改善。并且，普通方法所得１２次仿真结果在两个调控目标方向上都明显优于本文方法，因此从本区域调控角度显然普通方法调控策略更好。图５是两种方法的调控策略对整个系统相应指标的影响结果。图４模型一无源网络调控结果Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｒｏｌｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｌｏｃａｌａｒｅａｏｆｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ１由图５可见，常规方法所得的１２个时刻的控制策略全部使得全区域的有功网损和电压稳定指标变差了。也就是说对无源网络进行的电压／无功调控，虽然优化了调控网络自身的调控目标，却导致了全系统相应指标的恶化，并没有真正的实现“优化”控制。而本文的协调控制方法，虽然在调控区域内的优化效果不如常规方法，但从全系统的角度，有效实现了电网经济目标和电压稳定目标的优化控制。显然，图５所示结果才是进行调控后，电网的
【参考文献】：
期刊论文
[1]省地电压调控失配机理与三维分析方法[J]. 李剑辉,林建熙,吴国炳,杨银国,张勇军,蔡泽祥. 电网技术. 2013(05)
[2]小方式下省地电网无功电压调控的去失配策略[J]. 张勇军,张豪,唐捷. 电网技术. 2013(01)
[3]大电网多级电压调控失配问题分析及其博弈建模[J]. 张勇军,林建熙,杨银国. 电力系统自动化. 2011(21)
[4]双向互动省地协调电压控制系统中的协调约束生成技术[J]. 王彬,郭庆来,孙宏斌,张伯明,吴文传,罗建裕. 电力系统自动化. 2011(13)
[5]互联电网电压/无功协调优化控制模型[J]. 张安安,杨洪耕,马继山,张逸. 电力系统自动化. 2010(22)
[6]双向互动的省地协调电压控制[J]. 王彬,郭庆来,孙宏斌,张伯明,李海峰,罗建裕. 电力系统自动化. 2010(12)
[7]互联电网自动电压控制系统协调变量设计[J]. 苏辛一,张雪敏,何光宇,梅生伟. 电力系统自动化. 2009(14)
[8]华北电网自动电压控制与静态电压稳定预警系统应用[J]. 郭庆来,王蓓,宁文元,孙宏斌,张伯明,吴文传,雷为民,袁平,郑燕涛,贾琳,谢旭,王彬,刘文博,陈佳,李柱华. 电力系统自动化. 2008(05)
[9]面向网省级电网的自动电压控制模式[J]. 孙宏斌,郭庆来,张伯明,李尹,李钦,吴烈鑫,余志文. 电网技术. 2006(S2)
[10]电容器实时优化投切的最优匹配注入流法[J]. 吴文传,张伯明. 中国电机工程学报. 2004(01)
本文编号：3349033
【文章来源】：电力系统自动化. 2014,38(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１互联电网示意图Ｆｉｇ．１Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ
由式（１６）求得的稳定性最优无功注入量ＱＬ的差值，其代表了本区域电压／无功调节对关联区域电压稳定性的影响；ｇ（ｘ）为优化计算要考虑的不等式约束，为变压器变比调节范围，节点电压允许波动范围，发电机无功功率限值，并联电容器的功率和发电机机端电压的限制范围；ｈ（ｘ）为优化计算要考虑的等式约束，包括潮流计算的有功功率平衡和无功功率平衡方程。各区域电压／无功控制中心独立计算本区域所有计算，只将协调计算所需等值导纳矩阵及无功注入量等传输到相连电网电压控制中心，如图２所示。图２协调控制信息交互模式Ｆｉｇ．２Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ对该模型区域间信息交互过程的详细分析参见附录Ｃ。由于模型４个优化目标有可能相互矛盾，即本区域Ｐｌｏｓｓ的减小有可能导致边界节点处无功注入量与互联区域经济性最优无功注入量的偏离程度增加；本区域电压稳定性的提高可能导致ΔＱｓ的劣化，即相连区域电压Ｌ指标的增大；以及有功网损与电压稳定两类优化控制目标本身也可能相互矛盾。所以不宜使用权重法将４个优化目标合成为一个目标函数［２４］，而考虑采用基于Ｐａｒｅｔｏ－最优解集思想的多目标进化算法（ＭＯＥＡ）求解该模型。５仿真算例本文采用２类仿真模型，分别模拟有电源大容量电网与无电源源配电网的互联以及两个容量相当的有电源网络的互联。控制模型的优化求解采用文献［２０］的自适应ε－支配域多目标进化算法（ＡｅＭＯＥＡ）。该方法能较快速的计算多目标优化问题的Ｐａｒｅｔｏ解集，最优解的选取采用权重法（见式（１８）
（０．９～１．１（标幺值））；７组并联电容器组，每组电容器可分３次投切；网络与ＩＥＥＥ１４节点模型的４号节点相连。对无源网络分别采用本文的协调控制模型和仅考虑本区域网损和Ｌ指标最优的无协调优化模型进行电压／无功优化，约束条件包括发电机无功限值，母线电压上、下限约束（０．９５～１．０５（标幺值））。分别进行１２次仿真，负荷按照早上０８：００到晚上１９：００如图３所示的恒功率变化曲线改变。图３负荷变化曲线Ｆｉｇ．３Ｌｏａｄｃｈａｎｇｉｎｇｃｕｒｖｅ图４显示了按照本文所提方法与忽略本区域调控对相关联区域影响的常规方法针对无源网路电压／无功调控的结果。两种控制方法的仿真参数，随机数据完全相同，参见附录Ｄ。由图可见，两种方法都实现了对网损和电压稳定指标的改善。并且，普通方法所得１２次仿真结果在两个调控目标方向上都明显优于本文方法，因此从本区域调控角度显然普通方法调控策略更好。图５是两种方法的调控策略对整个系统相应指标的影响结果。图４模型一无源网络调控结果Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｒｏｌｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｌｏｃａｌａｒｅａｏｆｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ１由图５可见，常规方法所得的１２个时刻的控制策略全部使得全区域的有功网损和电压稳定指标变差了。也就是说对无源网络进行的电压／无功调控，虽然优化了调控网络自身的调控目标，却导致了全系统相应指标的恶化，并没有真正的实现“优化”控制。而本文的协调控制方法，虽然在调控区域内的优化效果不如常规方法，但从全系统的角度，有效实现了电网经济目标和电压稳定目标的优化控制。显然，图５所示结果才是进行调控后，电网的
【参考文献】：
期刊论文
[1]省地电压调控失配机理与三维分析方法[J]. 李剑辉,林建熙,吴国炳,杨银国,张勇军,蔡泽祥. 电网技术. 2013(05)
[2]小方式下省地电网无功电压调控的去失配策略[J]. 张勇军,张豪,唐捷. 电网技术. 2013(01)
[3]大电网多级电压调控失配问题分析及其博弈建模[J]. 张勇军,林建熙,杨银国. 电力系统自动化. 2011(21)
[4]双向互动省地协调电压控制系统中的协调约束生成技术[J]. 王彬,郭庆来,孙宏斌,张伯明,吴文传,罗建裕. 电力系统自动化. 2011(13)
[5]互联电网电压/无功协调优化控制模型[J]. 张安安,杨洪耕,马继山,张逸. 电力系统自动化. 2010(22)
[6]双向互动的省地协调电压控制[J]. 王彬,郭庆来,孙宏斌,张伯明,李海峰,罗建裕. 电力系统自动化. 2010(12)
[7]互联电网自动电压控制系统协调变量设计[J]. 苏辛一,张雪敏,何光宇,梅生伟. 电力系统自动化. 2009(14)
[8]华北电网自动电压控制与静态电压稳定预警系统应用[J]. 郭庆来,王蓓,宁文元,孙宏斌,张伯明,吴文传,雷为民,袁平,郑燕涛,贾琳,谢旭,王彬,刘文博,陈佳,李柱华. 电力系统自动化. 2008(05)
[9]面向网省级电网的自动电压控制模式[J]. 孙宏斌,郭庆来,张伯明,李尹,李钦,吴烈鑫,余志文. 电网技术. 2006(S2)
[10]电容器实时优化投切的最优匹配注入流法[J]. 吴文传,张伯明. 中国电机工程学报. 2004(01)
本文编号：3349033
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