專利名稱：一種考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)電壓控制(Automatic Voltage Control, AVC)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的重要手段，其基本原理是通過協(xié)調(diào)控制發(fā)電機(jī)無功出力、變壓器分接頭、無功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)內(nèi)無功電壓的合理分布，以提高電壓穩(wěn)定裕度、降低網(wǎng)絡(luò)損耗、提高電壓合格率等。確定協(xié)調(diào)控制指令的主要手段是求解最優(yōu)潮流(Optimal Power Flow,0PF)模型，如式⑴min f (x0, U0)s. t. g0 (x0, U0) =0(4) hi TtX < X0 < X式⑷中U。為控制變量向量，X。為狀態(tài)變量向量；目標(biāo)函數(shù)f (X。，U。)一般為電力系統(tǒng)有功網(wǎng)損，約束方程&(Χ(Ι，Utl) =0為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)潮流方程為控制變量的下限向量、上限向量，為狀態(tài)變量的下限向量、上限向量。隨著電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行對(duì)安全性要求的不斷提高，自動(dòng)電壓控制過程中除需考慮電力系統(tǒng)的基態(tài)安全性外，其控制結(jié)果還需滿足靜態(tài)安全性的要求。由此引入了考慮安全約束的最優(yōu)潮流(Security Constrained Optimal Power Flow, SC0PF)模型，以同時(shí)考慮電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，得到滿足靜態(tài)安全性要求的自動(dòng)電壓控制指令。一種典型的考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法，其具體實(shí)施步驟為I、設(shè)置靜態(tài)安全分析(Contingency Assessment, CA)(以當(dāng)前潮流結(jié)果作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，模擬電力系統(tǒng)故障發(fā)生后的潮流結(jié)果，以此來預(yù)知電力系統(tǒng)是否存在安全隱患，判斷在發(fā)生預(yù)想故障后電力系統(tǒng)變量是否會(huì)出現(xiàn)越限的功能)所監(jiān)視的預(yù)想故障(為研究電力系統(tǒng)故障對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生的影響，而預(yù)先設(shè)定的電力系統(tǒng)元件(如線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、母線等)的故障及其組合)集；預(yù)想故障集Caii表示為CA11={預(yù)想故障k|k=l，L，Nc}，Nc為預(yù)想故障集中所含預(yù)想故障總個(gè)數(shù)；2、將預(yù)想故障集中的預(yù)想故障狀態(tài)下的潮流方程和變量約束加入到最優(yōu)潮流模型中，構(gòu)造電力系統(tǒng)考慮靜態(tài)安全約束的最優(yōu)潮流(Security Constrained Optimal PowerFlow, SC0PF)模型，如式(2)min f (x0, u0)s. t. g0 (x0, u0) =0gk (xk, u0) =0U < < H
Λ' < .V0 < XXr < < Xck=l, · · ·，Nc式(5)中變量下標(biāo)k為電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)號(hào)，k=0表示正常運(yùn)行狀態(tài)(或稱故障前狀態(tài))，k=l，. . . ,N。表示第k個(gè)預(yù)想故障狀態(tài)；％為控制變量向量，Xtl為正常運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)變量向量，Xk為第k個(gè)預(yù)想故障狀態(tài)的狀態(tài)變量向量，Xtl和Xk所含元素個(gè)數(shù)均為Nx ;控制變量的值在正常運(yùn)行狀態(tài)和預(yù)想故障狀態(tài)下通常保持不變，如發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓幅值等；狀態(tài)變量的值在正常運(yùn)行狀態(tài)和預(yù)想故障狀態(tài)下通常不同，其值由電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)和控制變量的值所決定，如負(fù)荷母線和聯(lián)絡(luò)母線 的電壓幅值、發(fā)電機(jī)的無功出力、各母線的電壓相角等；目標(biāo)函數(shù)f(X(l，Utl) —般為電力系統(tǒng)有功網(wǎng)損，約束方程go(Xo，Utl) =0為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)潮流方程，gk(xk, u0) =0為第k個(gè)預(yù)想故障狀態(tài)下電力系統(tǒng)的潮流方程； 、 為控制變量的下限向量、上限向量，為正常運(yùn)行狀態(tài)下狀態(tài)變量的下限向量、上限向量，xC>x(為預(yù)想故障狀態(tài)下狀態(tài)變量的下限向量、上限向量； 3、對(duì)考慮靜態(tài)安全約束的最優(yōu)潮流模型進(jìn)行求解，得到自動(dòng)電壓控制指令；4、根據(jù)得到的自動(dòng)電壓控制指令，對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)電壓控制。這種典型的考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法，由于靜態(tài)安全分析所監(jiān)視的預(yù)想故障集Caii中所設(shè)置的預(yù)想故障數(shù)量往往很大，使得模型(5)數(shù)學(xué)模型規(guī)模巨大，在實(shí)際自動(dòng)電壓控制的實(shí)施中往往求解困難，基本無法在滿足在線實(shí)施要求的時(shí)間內(nèi)求解；同時(shí)由于其嚴(yán)格的故障后安全性約束，可能使得模型(5)優(yōu)化可行域?yàn)榭?，不存在可行解，此時(shí)無法得到可用的自動(dòng)電壓控制指令。因此這種典型的考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法難以應(yīng)對(duì)自動(dòng)電壓控制的在線實(shí)施的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，提出一種新的考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法，本方法使得電力系統(tǒng)的安全性在正常運(yùn)行狀態(tài)和預(yù)想故障狀態(tài)下都有所提高，不但大大降低了考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制的求解難度，計(jì)算耗時(shí)可滿足自動(dòng)電壓控制的在線實(shí)施的需要；而且在安全約束要求嚴(yán)苛、模型(5)無解時(shí)，也可給出一個(gè)權(quán)衡了經(jīng)濟(jì)和安全的協(xié)調(diào)解，以提供自動(dòng)電壓控制指令；在簡(jiǎn)化計(jì)算的同時(shí)，其計(jì)算結(jié)果又不失準(zhǔn)確性，可有效地協(xié)調(diào)優(yōu)化電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法。該方法在分析所有歷史嚴(yán)重故障的嚴(yán)重程度和時(shí)間分布特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行嚴(yán)重篩選，進(jìn)而在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流的解之間進(jìn)行迭代，以得到自動(dòng)電壓控制指令，根據(jù)得到的控制指令，實(shí)施自動(dòng)電壓控制。本發(fā)明提出的考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，該方法在電網(wǎng)控制中心在線實(shí)施時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行對(duì)自動(dòng)電壓控制的需求，在每個(gè)控制周期進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算；該自動(dòng)電壓控制計(jì)算針對(duì)控制周期起始時(shí)電力系統(tǒng)的控制斷面進(jìn)行；在每次自動(dòng)電壓控制計(jì)算開始時(shí)，以從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中得到的嚴(yán)重故障排序表為依據(jù)，進(jìn)行本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的嚴(yán)重故障篩選，以最優(yōu)潮流模型的解作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，求解得到本次自動(dòng)電壓控制指令；再對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，根據(jù)得到的結(jié)果更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表，供下一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算使用。上述在每個(gè)控制周期進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算，具體包含以下步驟I)從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取嚴(yán)重故障排序表，并以表中信息為依據(jù)從預(yù)想故障集Caii中篩選出嚴(yán)重故障，組成本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的起作用故障集CAc;tive ；
2)求解最優(yōu)潮流模型(3)，得到正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(uQ(°)，X。 )min f (x0, u0)s. t. g0 (x0, U0) =0(6) '- ) < U0 <I. < X0 < x(0)其中=u, u(0) =U ,I = 2L，= ,3)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(11/°)，x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，求解該控制周期的自動(dòng)電壓控制指令；4)根據(jù)得到的自動(dòng)電壓控制指令，在該控制周期內(nèi)對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)電壓控制；5)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(uQ(°)，x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表，供下一次控制周期的自動(dòng)電壓控制計(jì)算使用。本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)的考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法相比，至少具有以下優(yōu)點(diǎn)I.基于歷史信息的嚴(yán)重故障篩選方法，快速有效地識(shí)別和選取會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前控制斷面安全監(jiān)視變量出現(xiàn)最大越限的預(yù)想故障，大大降低了靜態(tài)安全分析所需計(jì)算的預(yù)想故障數(shù)量，提高了在線計(jì)算速度；2.在靜態(tài)安全分析結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，以求解自動(dòng)電壓控制指令的方法大大降低了考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制模型的求解難度，計(jì)算耗時(shí)可滿足自動(dòng)電壓控制的在線實(shí)施的需要；3.在電力系統(tǒng)靜態(tài)安全性要求嚴(yán)苛、模型(5)無解時(shí)，也可給出一個(gè)權(quán)衡了經(jīng)濟(jì)和安全的協(xié)調(diào)解，以提供自動(dòng)電壓控制指令；4.在簡(jiǎn)化計(jì)算的同時(shí)，得到的自動(dòng)電壓控制指令結(jié)果又不失準(zhǔn)確性，控制指令實(shí)施后可使電力系統(tǒng)有功網(wǎng)損和預(yù)想故障狀態(tài)下的最大電壓幅值越限量都大幅減小，使得電力系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)和安全兩方面性能都有大幅提高。


圖I為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例應(yīng)用在IEEE 9節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)模型圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的內(nèi)容及特點(diǎn)。實(shí)施例中的條件數(shù)據(jù)是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制。
本發(fā)明提出的考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，該方法在電網(wǎng)控制中心在線實(shí)施時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行對(duì)自動(dòng)電壓控制的需求，以一定時(shí)間間隔為控制周期，每個(gè)控制周期采用本方法進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算。該自動(dòng)電壓控制計(jì)算針對(duì)控制周期起始時(shí)電力系統(tǒng)的斷面(某一時(shí)刻T電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)、潮流結(jié)果等信息集合在一起，稱為一個(gè)斷面，或潮流斷面)進(jìn)行，該斷面稱為控制斷面。在每次自動(dòng)電壓控制計(jì)算開始時(shí)，以從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中得到的嚴(yán)重故障排序表為依據(jù)，進(jìn)行本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的嚴(yán)重故障篩選，以最優(yōu)潮流模型的解作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn) 行迭代，求解得到本次自動(dòng)電壓控制指令。在本次計(jì)算得到自動(dòng)電壓控制指令后，再對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，根據(jù)得到的結(jié)果更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表，供下一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算使用；所述在每個(gè)控制周期進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算具體包含以下步驟I)從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取嚴(yán)重故障排序表，并以表中信息為依據(jù)從預(yù)想故障集Caii中篩選出嚴(yán)重故障，組成本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的起作用故障集CAc;tive ；2)求解最優(yōu)潮流模型(3)，得到正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(uQ(°)，X。 )min f (x0, u0)s. t. g0 (x0, u0) =0(7)u(m < U0 < _xtU! < Xn < Xim其中 (0)= ，Wm=W , I = ，Xm=X .3)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(Uci' x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，求解該控制周期的自動(dòng)電壓控制指令；4)根據(jù)得到的自動(dòng)電壓控制指令，對(duì)該控制周期內(nèi)電力系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)電壓控制；5)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(uQ(°)，x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表，供下一次控制周期的自動(dòng)電壓控制計(jì)算使用。上述步驟5)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(Utl(°)，x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表包含以下步驟(5-1)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(uQ(°)，x0(0))作為系電力統(tǒng)的基態(tài)，對(duì)預(yù)想故障集CAn進(jìn)行靜態(tài)安全分析，若狀態(tài)變量向量X中的第i個(gè)變量Xi為安全監(jiān)視變量(安全監(jiān)視變量指在電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行中監(jiān)視的一些變量，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果中，只關(guān)心這些變量在預(yù)想故障狀態(tài)的值是否越限)，計(jì)算其在預(yù)想故障k狀態(tài)下的值Xi，k (Xi, k為向量Xk中的第i個(gè)元素的值)的越上限量和越下限量立u ^ ^ O
1.0 ( . ^ )⑷4)m
一* ( O(χα— > )
k=l, · · ·，Nci = 1，· · ·，Nx，且Xi為安全監(jiān)視變量(5-2)篩選導(dǎo)致任意安全監(jiān)視變量出現(xiàn)最大越限(包括最大越上限和最大越下限)的預(yù)想故障，組成嚴(yán)重故障集Csevwity Csmmly^l Jl想故I玲· I 31, \<i<Ns, isN, X1.為安傘視變印
........................I
sΛ.. Sim=XmKSik 或 ^=1118x^1(5-3)對(duì)預(yù)想故障k，若在其狀態(tài)下有ntu個(gè)安全監(jiān)視變量出現(xiàn)最大越上限，η,』個(gè)安全監(jiān)視變量出現(xiàn)最大越下限，則記其嚴(yán)重程度指標(biāo)為將Csevwity中所含預(yù)想故障按其嚴(yán)重程度指標(biāo)進(jìn)行排序，并以本次計(jì)算控制斷面的時(shí)標(biāo)T為標(biāo)識(shí)存入歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)；(5-4)更新本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算控制斷面時(shí)標(biāo)T所在時(shí)段P的歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中嚴(yán)重故障排序表，具體為將全天分為若干個(gè)固定時(shí)段(如每小時(shí)為一個(gè)時(shí)段，則有24個(gè)時(shí)段；或每半小時(shí)為一個(gè)時(shí)段，則有48個(gè)時(shí)段)，歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中保存有各時(shí)段的嚴(yán)重故障排序表；預(yù)想故障k在時(shí)段P的嚴(yán)重程度指標(biāo)nk，p定義為歷史上該預(yù)想故障在該時(shí)段為嚴(yán)重故障的次數(shù)，即nk,p=預(yù)想故障k e Cseverity的次數(shù)，對(duì)W e P %取當(dāng)前控制斷面時(shí)標(biāo)T所在時(shí)段P的嚴(yán)重故障排序表中各預(yù)想故障的嚴(yán)重程度指標(biāo)，對(duì)V預(yù)想故障k e Cseverity,計(jì)算nk,p=nk,p+l，并按新的嚴(yán)重程度指標(biāo)對(duì)嚴(yán)重故障進(jìn)行排序，更新該時(shí)段的嚴(yán)重故障排序表，并存入歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)。上述步驟I)從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取嚴(yán)重故障排序表，并以表中信息為依據(jù)從預(yù)想故障集Caii中篩選出嚴(yán)重故障，組成本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的起作用故障集
Active 包含以下步驟( 1-1)按嚴(yán)重程度順序從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取以上一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的控制斷面時(shí)標(biāo)T為標(biāo)識(shí)的嚴(yán)重故障排序表；( 1-2)按嚴(yán)重程度順序從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取當(dāng)前控制斷面時(shí)標(biāo)T所在時(shí)段P的嚴(yán)重故障排序表；(1-3)在上述步驟(1-1)和(1-2)的兩個(gè)嚴(yán)重故障排序表中按嚴(yán)重程度從高到低選取Nl個(gè)最嚴(yán)重的故障，組成本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的起作用故障集CArtive ;其中Niktive為預(yù)先設(shè)置好的起作用故障集所含預(yù)想故障的個(gè)數(shù)，該個(gè)數(shù)按歷次自動(dòng)電壓控制計(jì)算得到的嚴(yán)重故障排序表中所含嚴(yán)重故障個(gè)數(shù)的均值向上取整進(jìn)行取值。上述步驟3)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(11/°)，x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，求解該控制周期的自動(dòng)電壓控制指令包含以下步驟(3-1)令t=0，其中t為迭代序號(hào)，t e Z ;(3-2)以解(U(l(t)，χ0ω)作為電力系統(tǒng)基態(tài)，對(duì)起作用故障集CArtive進(jìn)行靜態(tài)安全分析；若靜態(tài)安全分析結(jié)果中安全監(jiān)視變量的值無越限或越限量小于電力系統(tǒng)運(yùn)行可允許的最大越限量，轉(zhuǎn)到步驟(3-7)，否則繼續(xù)進(jìn)行步驟(3-3)；(3-3)根據(jù)靜態(tài)安全分析結(jié)果調(diào)整變量的安全限值ii(t+1)、r+1>、l(t+1)、]^+ls;
(3-4)令 t=t+l;(3-5)求解采用調(diào)整后的安全限值建立的最優(yōu)潮流模型(5)min f (x0, U0)s. t. g0 (x0, U0) =0(9)Uin < U0 < WinXin < X0 < x(,)(3-6)當(dāng) t>0 時(shí)，若 U0⑴-ιιΛ1)彡 tol，且 χ0ω-χ0(Μ)彡 tol (tol 為收斂判據(jù)， 根據(jù)所控制電力系統(tǒng)的規(guī)模不同，可在10+10_2之間進(jìn)行取值)，轉(zhuǎn)到步驟(3-7)，否則轉(zhuǎn)到步驟(3-2)；(3-7)得到自動(dòng)電壓控制的解(U(l(t)，Χ(1ω)，輸出自動(dòng)電壓控制指令。在自動(dòng)電壓控制中，通常只關(guān)心母線電壓幅值的越限情況，步驟(3-3)具體實(shí)施只以母線電壓幅值為例給出安全限值的調(diào)整公式，如需調(diào)整其他類型變量的安全限值，可類似地根據(jù)變量的物理特性合理給出計(jì)算公式(3-31)若變量Xi為安全監(jiān)視變量，計(jì)算在第t次迭代中預(yù)想故障k狀態(tài)下變量Xi的越上限和越下限量df :
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[O(氣”玉”k=l, . . . , Nc,且預(yù)想故障 k e CActivei = 1，· · ·，Nx，且Xi為安全監(jiān)視變量(3-32)記 ") =mIlx(3-33)計(jì)算在第t+Ι次迭代中使用的安全下限Ια+1)和安全上限f11:W11 = miiifx；'0 + kmD ■ ψ,\bmeXi - 4 (12)7廣"=max.W ·ξυ\χ Μ Ην,- !"η +4其中kmin、kmax為母線電壓幅值下限、上限的調(diào)整系數(shù)，Xiibase是母線電壓幅值Xi在自動(dòng)電壓控制計(jì)算前的潮流斷面中的值，ε是母線電壓幅值上下限間的最小帶寬。kmin、kmax通常應(yīng)在O. 8到I. 2之間取值，ε通常應(yīng)大于O. Olp. u.。步驟(3-5)求解采用調(diào)整后的安全限值建立的最優(yōu)潮流模型(9)具體步驟如下(3-51)求解模型(9)，若有解，轉(zhuǎn)到步驟(3-53)，否則繼續(xù)；(3-52)減小kmin、kmax (每次的減小量可取O. 02或O. 05或O. 1)，通過公式(12)重新計(jì)算安全限值，轉(zhuǎn)到步驟(3-51)；(3-53)得到解(Utl(W))0下面通過實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明對(duì)一個(gè)IEEE 9節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)進(jìn)行考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法的實(shí)施例，該電力系統(tǒng)的組成模型如圖I所示。該電力系統(tǒng)包含3臺(tái)發(fā)電機(jī)G，及3個(gè)負(fù)荷D，通過9條傳輸線路連接成一個(gè)電力系統(tǒng)，共含有9條母線，圖中以序號(hào)1-9表示。本實(shí)施例是對(duì)該IEEE 9節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)電壓控制，給出9條母線電壓幅值的自動(dòng)電壓控制指令。本實(shí)施例的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析所監(jiān)視的預(yù)想故障集設(shè)置如表I所示，其中所有預(yù)想故障組成預(yù)想故障集CA11。設(shè)置所有母線電壓幅值作為安全監(jiān)視變量。對(duì)任意預(yù)想故障狀態(tài)，任意母線電壓幅值的安全上限均設(shè)置為Fe = I.13.安全下限均設(shè)置為Ye=O. 95。
表I預(yù)想故障集Caii設(shè)置

將全天分為24個(gè)時(shí)段,每個(gè)小時(shí)為一個(gè)時(shí)段。按電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化規(guī)律,從第I天的8:30到第51天的7:30,每小時(shí)生成一個(gè)潮流斷面,共生成50天的數(shù)據(jù)，以模擬該電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況。對(duì)每個(gè)斷面進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算，50天電力系統(tǒng)運(yùn)行和自動(dòng)電壓控制的模擬結(jié)束后，得到各時(shí)段的嚴(yán)重故障排序表如表2所示。表2各時(shí)段嚴(yán)重故障排序表
權(quán)利要求
1.一種考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法，其特征在于，該方法在電網(wǎng)控制中心在線實(shí)施時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行對(duì)自動(dòng)電壓控制的需求，在每個(gè)控制周期進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算；該自動(dòng)電壓控制計(jì)算針對(duì)控制周期起始時(shí)電力系統(tǒng)的控制斷面進(jìn)行；在每次自動(dòng)電壓控制計(jì)算開始時(shí)，以從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中得到的嚴(yán)重故障排序表為依據(jù)，進(jìn)行本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的嚴(yán)重故障篩選，以最優(yōu)潮流模型的解作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，求解得到本次自動(dòng)電壓控制指令；再對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，根據(jù)得到的結(jié)果更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表，供下一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算使用。
2.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述在每個(gè)控制周期進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算，具體包含以下步驟 1)從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取嚴(yán)重故障排序表，并以表中信息為依據(jù)從預(yù)想故障集Caii中篩選出嚴(yán)重故障，組成本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的起作用故障集CAc;tive ； 2)求解最優(yōu)潮流模型(3)，得到正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解 min f (x0, u0) s. t. g0 (x0, u0) -0
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟5)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(u0(0), x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表，具體包括以下步驟 (5-1)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解作為系電力統(tǒng)的基態(tài)，對(duì)預(yù)想故障集Caii進(jìn)行靜態(tài)安全分析，若狀態(tài)變量向量X中的第i個(gè)變量Xi為安全監(jiān)視變量，計(jì)算其在預(yù)想故障k狀態(tài)下向量Xk中的第i個(gè)元素的值Xi，k的越上限量和越下限量
4.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟I)從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取嚴(yán)重故障排序表，并以表中信息為依據(jù)從預(yù)想故障集Caii中篩選出嚴(yán)重故障，組成本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的起作用故障集CAc;tive包含以下步驟 (1-1)按嚴(yán)重程度順序從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取以上一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的控制斷面時(shí)標(biāo)T為標(biāo)識(shí)的嚴(yán)重故障排序表； (1-2)按嚴(yán)重程度順序從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取當(dāng)前控制斷面時(shí)標(biāo)T所在時(shí)段P的嚴(yán)重故障排序表； (1-3)在步驟(1-1)和(1-2)的兩個(gè)嚴(yán)重故障排序表中按嚴(yán)重程度從高到低選取Niktive個(gè)最嚴(yán)重的故障，組成本次自動(dòng)電壓控制計(jì)算的起作用故障集Ciktive ;其中NArtive為預(yù)先設(shè)置好的起作用故障集所含預(yù)想故障的個(gè)數(shù)，該個(gè)數(shù)按歷次自動(dòng)電壓控制計(jì)算得到的嚴(yán)重故障排序表中所含嚴(yán)重故障個(gè)數(shù)的均值向上取整進(jìn)行取值。
5.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟3)以正常運(yùn)行狀態(tài)試驗(yàn)解(u0(0), x0(0))作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，求解該控制周期的自動(dòng)電壓控制指令，具體包括以下步驟 (3-1)令t=0，其中t為迭代序號(hào)，t G Z ； (3-2)以解(U0aWt))作為電力系統(tǒng)基態(tài)，對(duì)起作用故障集CArtive進(jìn)行靜態(tài)安全分析；若靜態(tài)安全分析結(jié)果中安全監(jiān)視變量的值無越限或越限量小于電力系統(tǒng)運(yùn)行可允許的最大越限量，轉(zhuǎn)到步驟(3-7)，否則繼續(xù)進(jìn)行步驟(3-3); (3-3)根據(jù)靜態(tài)安全分析結(jié)果調(diào)整變量的安全限值11_)、妒*、1_)、^"> ；(3-4)令 t=t+l ； (3-5)求解采用調(diào)整后的安全限值建立的最優(yōu)潮流模型(5) min f (x0, U0) s. t. g0 (x0, u0) -0 (3)(3-6)當(dāng) t>0 時(shí)，若 I U。wIici(tH) I <tol,且 I x/C-x/h) I < toi，tol 為收斂判據(jù)，在10_，10_2之間進(jìn)行取值，轉(zhuǎn)到步驟(3-7)，否則轉(zhuǎn)到步驟(3-2)； (3-7)得到該控制周期的自動(dòng)電壓控制的解(Utl(t)，XtZt))，輸出該控制周期的自動(dòng)電壓控制指令。
6.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述步驟(3-5)求解采用調(diào)整后的安全限值建立的最優(yōu)潮流模型(5)具體步驟如下 (3-51)求解模型(5)，若有解，轉(zhuǎn)到步驟(3-53)，否則繼續(xù)； (3-52)減小kmin、kmax，每次的減小量取0. 02或0. 05或0. I ;通過公式(8)重新計(jì)算安全限值，轉(zhuǎn)到步驟(3-51)； (3-53)得到解(u0M，x0M)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種考慮靜態(tài)安全性的自動(dòng)電壓控制方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域，該方法根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行對(duì)自動(dòng)電壓控制的需求，在每個(gè)控制周期進(jìn)行一次自動(dòng)電壓控制計(jì)算；在每次計(jì)算開始時(shí)，以從歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中得到的嚴(yán)重故障排序表為依據(jù)，進(jìn)行本次計(jì)算的嚴(yán)重故障篩選，以最優(yōu)潮流模型的解作為電力系統(tǒng)的基態(tài)，在靜態(tài)安全分析的結(jié)果和最優(yōu)潮流模型的解之間進(jìn)行迭代，求解得到本次自動(dòng)電壓控制指令；再對(duì)預(yù)想故障集CAll進(jìn)行靜態(tài)安全分析，根據(jù)得到的結(jié)果更新歷史嚴(yán)重故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的嚴(yán)重故障排序表，供下一次計(jì)算使用。本方法使得電力系統(tǒng)的安全性在正常運(yùn)行狀態(tài)和預(yù)想故障狀態(tài)下都有所提高。
文檔編號(hào)H02J3/12GK102801165SQ20121028751
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者孫宏斌, 郭慶來, 張伯明, 吳文傳, 王彬, 張明曄 申請(qǐng)人:清華大學(xué)