一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統運行控制領域，特別設及發(fā)電機勵磁控制系統參數優(yōu)化整定 方法。
【背景技術】
[0002] 維持合理的電壓水平是電網運行要求的重要保障。電網電壓水平取決于電力系統 無功功率的平衡，當無功電源與無功負荷平衡關系被打破時，會引起電壓變化，嚴重時導致 電壓越限，影響系統的安全運行。而同步發(fā)電機作為電力系統中主要的無功電源，具有無功 調節(jié)范圍大，品質好，調節(jié)快速，無須附加投資等優(yōu)點，合理地利用其無功調節(jié)潛力對提高 電網電壓水平具有重要意義。同步發(fā)電機勵磁系統調差系數是描述同步發(fā)電機無功電壓調 節(jié)特性的重要參數，其值大小不但對發(fā)電機電壓和無功功率具有重要影響，也間接影響到 電網電壓水平。因此有必要對其進行優(yōu)化整定。
[0003] 在目前的很多研究和應用中，對發(fā)電機勵磁系統調差系數的整定有如下處理方 法：
[0004] (1)電網企業(yè)管理部口按照發(fā)電機勵磁系統技術要求的國家標準，大致地限定在 某較合理的補償范圍內，W保證發(fā)電廠內發(fā)電機安全運行和并列運行發(fā)電機間無功合理分 配.該方法完全依據人工整定，未考慮發(fā)電機勵磁系統調差系數對改善電網側電壓水平的 作用，致使現有電力系統中存在各發(fā)電機間勵磁系統調差系數整定值差異較大，未允分發(fā) 揮發(fā)電機的無功調節(jié)能力的現象。
[0005] (2)有些國內外學者對勵磁系統調差系數的研究偏重于高壓側電壓控制對電力系 統穩(wěn)定性的影響。如分析高壓側電壓控制對暫態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定和小干擾穩(wěn)定性的影響。 運類文獻僅從一個側面進行研究，未能提出發(fā)電機勵磁系統調差系數的優(yōu)化整定方法。
[0006] (3)部分文獻基于全網網損最小為目標，研究了典型運行方式下部分發(fā)電機勵磁 系統調差系數優(yōu)化配置方案，并分析優(yōu)化后的配置方案對系統暫態(tài)穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性的 影響。運些文獻試圖對所有發(fā)電機勵磁系統調差系數進行優(yōu)化，顯然不能適應大規(guī)模電力 系統發(fā)電機眾多，無法對所有發(fā)電機調差系數進行一一整定的特點。
[0007] (4)部分文獻基于電網分區(qū)結果的基礎上，從改善電網全運行電壓水平的角度出 發(fā)，提出發(fā)電機勵磁系統調差系數優(yōu)化整定策略。運些文獻采用的分區(qū)沒有照顧電網公司 現有管理思路，并且分區(qū)方法按照對負荷貢獻的相似特性來處理，不是考慮發(fā)電機出力的 相似特征，從發(fā)電機勵磁系統調差系數整定來說是不合適的。

【發(fā)明內容】

[000引本發(fā)明的目的是針對目前發(fā)電機勵磁系統調差系數整定中存在的問題，提供一種 發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法，使得電網中大量發(fā)電機的勵磁系統調差 系數整定在考慮管理方便、考慮發(fā)電機出力的相似特征的基礎上更加優(yōu)化和可行，用于電 網運行中發(fā)電機勵磁系統調差系數整定。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過W下技術方案實現的：一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分 區(qū)優(yōu)化整定方法。
[0010] 所述一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法是:首先采用聚類算法 對電網公司分層管理體制下的電力系統中的發(fā)電機組按照電氣距離進行聚類，構造無功同 調機群;然后假定同一無功同調機群中發(fā)電機勵磁系統調差系數相同、且已知本電網等值 調差系數不變的條件下進行全網調差系數優(yōu)化，按照優(yōu)化結果整定各臺發(fā)電機勵磁系統的 調差系數。
[0011] 所述電氣距離的計算公式是：
(1)
[OOU]式中A V康示節(jié)點誠壓幅值大小；A Q康示節(jié)點i無功變化量。
[0014]定義歐幾里得距離計算：
[00巧]Pab =捉石立品品而~而7 (2)
[0016] 所述一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法中按照電氣距離進行 聚類的步驟是：
[0017] (1)把每個被控發(fā)電機節(jié)點單獨成為一類，按照式(2)計算各個類之間的距離；
[0018] (2)將同一分層管理部口管理合并類間距離最小的2個類成為一個新類，并重新按 照式(2)計算各個類之間的距離，并把類間距離的最小值作為該步的合并距離。定義最小距 離為類間距離。不同分層管理部口管理合并類間距離不能合并。
[0019] (3)重復步驟(2)，直到某一步的合并距離大于口檻值(可根據實際情況選取口檻 值），此時得到的分區(qū)數為最優(yōu)分區(qū)數，每一分區(qū)所包含的發(fā)電機群稱為無功同調機群。
[0020] 所述一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法中全網調差系數優(yōu)化 的方法是:采用式(3)的目標函數在假定已知本電網等值調差系數不變的條件下進行無功 同調機群間的調差系數優(yōu)化。
[0022] 式中：i = l，2,…，m，m為區(qū)域電網中樞點個數;j = l，…，N，巧為第i個中樞點第j個 運行點的電壓；為第i個中樞點的期望電壓；為節(jié)點上最大允許的電壓偏差。
[0023] 采用W上方案的發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法方法，具有運些 顯著優(yōu)點和有益效果：
[0024] (1)相比于現有方法，本發(fā)明方法可W對接入本級電網的發(fā)電機勵磁系統調差系 數在上級給定的調差系數約束下進行優(yōu)化，優(yōu)化出的結果不超出本級電網管理范圍，符合 電網分層管理的要求；
[0025] (2)相比于現有方法，本發(fā)明方法考慮無功同調特性，更加符合發(fā)電機勵磁系統調 差系數整定的定義和要求；
【具體實施方式】
[0026] 下面結合實施例詳細說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構成對本發(fā)明的限定， 僅作舉例而已。同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。
[0027] 我國的電網公司都是采用分層管理的體制，如國家電網、大區(qū)電網（例如華中電 網）、省級電網等。某一級電網中發(fā)電機組勵磁系統參數都由該級電網管理部口負責整定。 因此，需要考慮調查系數分層管理思路，上一層電網只要求下一層的等值調差系數。
[0028] 某一級電網進行調差系數整定時可采用的方法是:一種發(fā)電機勵磁系統調差系數 分層分區(qū)優(yōu)化整定方法。首先采用聚類算法對電網公司分層管理體制下的電力系統中的發(fā) 電機組按照電氣距離進行聚類，構造無功同調機群;然后假定同一無功同調機群中發(fā)電機 勵磁系統調差系數相同、且已知本電網等值調差系數不變的條件下進行全網調差系數優(yōu) 化，按照優(yōu)化結果整定各臺發(fā)電機勵磁系統的調差系數。
[0029] 其中電氣距離的計算公式采用式(1)。；歐幾里得距離采用式(2)。
[0030] 所述一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法中按照電氣距離進行 聚類的步驟是：
[0031] (1)把每個被控發(fā)電機節(jié)點單獨成為一類，按照式(2)計算各個類之間的距離；
[0032] (2)將同一分層管理部口管理合并類間距離最小的2個類成為一個新類，并重新按 照式(2)計算各個類之間的距離，并把類間距離的最小值作為該步的合并距離。定義最小 距離為類間距離。不同分層管理部口管理合并類間距離不能合并。
[0033] (3)重復步驟(2)，直到某一步的合并距離大于口檻值(可根據實際情況選取口檻 值），此時得到的分區(qū)數為最優(yōu)分區(qū)數，每一分區(qū)所包含的發(fā)電機群稱為無功同調機群。
[0034] 所述一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法中全網調差系數優(yōu)化 的方法是:采用式(3)的目標函數在假定已知本電網等值調差系數不變的條件下進行無功 同調機群間的調差系數優(yōu)化。
[0036] 式中：i = l，2,…，m，m為區(qū)域電網中樞點個數；j = l，…，N，巧為第i個中樞點第j個 運行點的電壓；C為第i個中樞點的期望電壓；Affax為節(jié)點上最大允許的電壓偏差。
[0037] 優(yōu)化的結果可作為本級電網發(fā)電機勵磁系統調差系數整定依據。
[0038] 其它未經詳細說明的部分均為現有技術。
【主權項】
1. 一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法，其特征是:采用聚類算法在 管理體制約束下對電力系統中的發(fā)電機組按照電氣距離進行聚類，構造無功同調機群;假 定同一無功同調機群中發(fā)電機勵磁系統調差系數相同、且已知本電網等值調差系數不變的 條件下進行全網調差系數優(yōu)化，按照優(yōu)化結果整定各臺發(fā)電機勵磁系統的調差系數。2. 根據權利要求1所述的一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法，其特 征是:若定義電氣距離的計算公式是：(1) 式中A Vj表示節(jié)點j電壓幅值大小；Δ化表示節(jié)點i無功變化量。 定義歐幾里得距離計算：則所述一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法中按照電氣距離進行聚 類的步驟是： (1) 把每個被控發(fā)電機節(jié)點單獨成為一類，按照式(2)計算各個類之間的距離； (2) 將同一分層管理部口管理的合并類間距離最小的2個類成為一個新類，并重新按照 式(2)計算各個類之間的距離，并把類間距離的最小值作為該步的合并距離。定義最小距離 為類間距離。不同分層管理部口管理的合并類間距離不能合并。 (3) 重復步驟(2)，直到某一步的合并距離大于口檻值(可根據實際情況選取口檻值）， 此時得到的分區(qū)數為最優(yōu)分區(qū)數，每一分區(qū)所包含的發(fā)電機群稱為無功同調機群。3. 根據權利要求1所述的一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法，其特 征是:所述一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法中全網調差系數優(yōu)化的方 法是:采用下式的目標函數在假定已知本電網等值調差系數不變的條件下進行無功同調機 群間的調差系數優(yōu)化。 (3) 式中：i = l，2,…，m，m為區(qū)域電網中樞點個數;j = l，'''，N，巧為第i個中樞點第j個運行 點的電壓；巧為第i個中樞點的期望電壓；A片胃為節(jié)點上最大允許的電壓偏差。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統運行控制領域，特別涉及發(fā)電機勵磁控制系統參數優(yōu)化整定方法。本發(fā)明提供一種發(fā)電機勵磁系統調差系數分層分區(qū)優(yōu)化整定方法，其基本思路是：首先采用聚類算法對電網公司分層管理體制下的電力系統中的發(fā)電機組按照電氣距離進行聚類，構造無功同調機群；然后假定同一無功同調機群中發(fā)電機勵磁系統調差系數相同、且已知本電網等值調差系數不變的條件下進行全網調差系數優(yōu)化，按照優(yōu)化結果整定各臺發(fā)電機勵磁系統的調差系數。本發(fā)明使得電網中大量發(fā)電機的勵磁系統調差系數整定在考慮管理方便、考慮發(fā)電機出力的相似特征的基礎上更加優(yōu)化和可行，可用于電網運行中發(fā)電機勵磁系統調差系數整定。
【IPC分類】H02J3/16
【公開號】CN105552921
【申請?zhí)枴緾N201510880600
【發(fā)明人】劉兵, 羅毅, 奚江惠, 李勇, 呂東曉, 徐友平, 張三洪, 黎桂光, 邊宏宇, 徐遐齡, 潘曉杰, 邵德軍, 黨杰
【申請人】華中電網有限公司, 華中科技大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月3日