特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法包括如下步驟：輸入相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；建立第一階段無功優(yōu)化模型，得到各方式下無功補(bǔ)償投入方式在第一階段的基礎(chǔ)上，建立第二階段無功優(yōu)化模型，得到各方式下的無功補(bǔ)償投入方式進(jìn)一步得到總體配置方式B1；掃描嚴(yán)重故障集S

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法


[0001]本專利技術(shù)涉及電網(wǎng)規(guī)劃
，特別涉及一種特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法。

技術(shù)介紹

[0002]特高壓交流接入后系統(tǒng)存在的無功電壓問題可分為兩類，一類是系統(tǒng)原有的傳統(tǒng)問題，如通過無功補(bǔ)償降低有功網(wǎng)損、電壓穩(wěn)定性、運(yùn)行電壓控制等，第二類是特高壓交流的自身特點(diǎn)所帶來的新問題，如過電壓問題、特高壓穿越無功的優(yōu)化等。針對(duì)這些問題，國內(nèi)學(xué)者已開展一定的研究，研究成果主要有以下幾個(gè)方面。
[0003](1)特高壓交流線路過電壓問題分析及其抑制策略的研究。如文獻(xiàn)“張媛媛，韓彬，秦曉輝，等.交流半波長輸電系統(tǒng)過電壓機(jī)理、屬性及其控制[J].電網(wǎng)技術(shù)，2022.09.29，網(wǎng)刊”通過機(jī)理分析與EMTP仿真驗(yàn)證，得到區(qū)內(nèi)發(fā)生接地故障工況是半波長輸電系統(tǒng)過電壓抑制的重點(diǎn)，存在接地故障過電壓、諧振過電壓及功率波動(dòng)過電壓三種類型；文獻(xiàn)“習(xí)工偉，趙兵，鄭帥飛，等.新能源基地經(jīng)特高壓交流送出系統(tǒng)輸電能力與提升措施[J].電力建設(shè).2022,43(07):131
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138”驗(yàn)證了暫態(tài)過電壓和穩(wěn)態(tài)低電壓是制約特高壓交流送出能力的主要因素，在新能源短路比較低的發(fā)電機(jī)組機(jī)端配置分布式小型調(diào)相機(jī)，可有效抑制暫態(tài)過電壓問題，提高新能源整體送出能力；文獻(xiàn)“李楊，計(jì)榮榮，沈楊，等.特高壓交流單相接地故障過電壓計(jì)算及限制方法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2014,34(8)：147
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154”同樣基于工頻過電壓，但從引發(fā)過電壓故障模式的角度，提出了求取單相接地故障過電壓最大值的方法；而文獻(xiàn)“鄭彬,項(xiàng)祖濤,班連庚,等.特高壓交流輸電線路加裝串聯(lián)補(bǔ)償裝置后斷路器開斷暫態(tài)恢復(fù)電壓特性分析[J].高電壓技術(shù),2013,39(003):605
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611”以特高壓線路加裝串補(bǔ)為背景，采用電磁暫態(tài)仿真程序EMTP對(duì)斷路器暫態(tài)恢復(fù)電壓特性及其影響因進(jìn)行了詳細(xì)分析。
[0004](2)特高壓交流輸電特性分析以及電力電子元件在特高壓輸電中應(yīng)用等方面的研究。已有文獻(xiàn)研究了可控高抗在特高壓交流輸電中的應(yīng)用問題。其中文獻(xiàn)“柯賢波，孫驍強(qiáng)，程林，等.變壓器式可控并聯(lián)高壓電抗器的穩(wěn)態(tài)建模[J].智慧電力.2018,46(03):20
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24”建立了變壓器式可控并聯(lián)高壓電抗器等值阻抗的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,計(jì)算了電抗器等值電抗與觸發(fā)角、控制繞組數(shù)的定量表達(dá)關(guān)系，驗(yàn)證了電抗器可連續(xù)調(diào)節(jié)的特性；文獻(xiàn)“劉洪順，呂婷婷，韓明明，等.特高壓混合無功補(bǔ)償空載線路合閘過電壓幅頻特性[J].電網(wǎng)技術(shù).2015,39(07):1970
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1976”總結(jié)了可控高抗補(bǔ)償度分級(jí)變化對(duì)合閘過電壓的影響規(guī)律，研究了串補(bǔ)不同布置方式下空載線路合閘過電壓工頻分量和瞬時(shí)最大值的變化曲線；文獻(xiàn)“任必興，杜文娟，王海風(fēng)，等.UPFC接入對(duì)江蘇特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)交互影響研究[J].電網(wǎng)技術(shù).2016,40(09):2654
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2661”構(gòu)造了包含HVDC系統(tǒng)與矢量控制UPFC的多機(jī)全系統(tǒng)開環(huán)線性化模型，定量分析UPFC控制器、UPFC與HVDC系統(tǒng)間的交互影響強(qiáng)弱,。
[0005](3)特高壓交流線路無功電壓控制策略的研究。已有文獻(xiàn)給出了特高壓交流輸電系統(tǒng)無功與電壓的最優(yōu)控制策略，文獻(xiàn)“唐曉駿,陳會(huì)員,姚淑玲,等.基于改進(jìn)經(jīng)濟(jì)壓差的特高壓電網(wǎng)無功電壓控制策略[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(3):673
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678”基于改進(jìn)經(jīng)濟(jì)壓差理
論，提出了以“變壓器低壓側(cè)使用現(xiàn)有分組投切無功補(bǔ)償設(shè)備，中壓側(cè)使用近區(qū)500kV電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組”為核心無功電壓控制策略；文獻(xiàn)“繆源誠,姚穎蓓,畢元,等.淮滬特高壓工程自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)(AVC)無功電壓控制策略研究[J].華東電力,2014,42(003):473
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477”以淮滬特高壓工程為研究對(duì)象，基于“保持低容/低抗基礎(chǔ)投切模式為主，自動(dòng)電壓校正控制為輔”的AVC控制策略，得出了一組適合于淮滬特高壓工程投產(chǎn)初期且以穿越無功最小為目標(biāo)的特高壓變電站低容/低抗基礎(chǔ)投切模式；文獻(xiàn)“張勇軍，李欽豪，劉軒.特高壓交流電網(wǎng)的無功電壓控制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2017,41(05):159
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168”從獨(dú)立控制、與近區(qū)電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制、大電網(wǎng)全局優(yōu)化三個(gè)方面綜述了特高壓交流電網(wǎng)的無功電壓控制方法，指出了特高壓交流電網(wǎng)在無功電壓控制研究中的幾個(gè)發(fā)展方向。
[0006](4)特高壓交流接入背景下無功規(guī)劃和優(yōu)化問題的研究。如文獻(xiàn)“周俊.基于量子遺傳算法的特高壓新能源電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化[J].東北電力技術(shù).2022,43(09):10
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14”提出了一種綜合考慮穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性的動(dòng)態(tài)無功配置評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后建立了基于該指標(biāo)的特高壓新能源電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化。文獻(xiàn)“付紅軍，孫冉，趙華，等.計(jì)及機(jī)組有功與無功耦合特性的集群新能源電站無功優(yōu)化[J].現(xiàn)代電力.2022,39(04):422
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432”建立了新能源電站集群層面考慮有功的無功優(yōu)化模型，提出了混合整數(shù)和二階錐優(yōu)化的求解方法；文獻(xiàn)“莫靜山，顏偉，文旭，等.考慮換流站獨(dú)立控制約束的交直流系統(tǒng)靜態(tài)無功優(yōu)化方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2021,45(15):77
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84”在常規(guī)交直流系統(tǒng)靜態(tài)無功優(yōu)化模型基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮了直流系統(tǒng)就地?zé)o功平衡的死區(qū)控制約束以及直流配套電源的非固定邊界可調(diào)范圍約束。
[0007]上述研究大多從運(yùn)行層面展開，而無功規(guī)劃是無功調(diào)度優(yōu)化的基礎(chǔ)，無功規(guī)劃質(zhì)量的好壞直接影響到無功調(diào)度的運(yùn)行效果。我國已形成多個(gè)高比例區(qū)外來電和交直流混聯(lián)的大規(guī)模受端電網(wǎng)，呈現(xiàn)強(qiáng)饋入、弱開機(jī)、交直流耦合的特征。受端電網(wǎng)除傳統(tǒng)的有功網(wǎng)損之外，由于特高壓交流輸電線路具有較大的充電功率，為500kV線路的4～5倍，過剩的充電功率會(huì)向下級(jí)電網(wǎng)輸送，導(dǎo)致大量的穿越無功，給無功分層分區(qū)平衡帶來困難，從而影響運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。因此，針對(duì)受端電網(wǎng)有必要在無功優(yōu)化規(guī)劃中兼顧有功網(wǎng)損和特高壓穿越無功的優(yōu)化，從而保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行提供強(qiáng)有力的支持，對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性是十分必要和有意義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0008]本專利技術(shù)的目的是提供一種特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法。
[0009]為此，本專利技術(shù)技術(shù)方案如下：
[0010]本專利技術(shù)提供了一種特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法，包括如下步驟：
[0011]步驟1：輸入機(jī)組數(shù)據(jù)、網(wǎng)架數(shù)據(jù)、負(fù)荷相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)置連續(xù)潮流計(jì)算過程中負(fù)荷增長方式、傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)出力增長方式、初始無功補(bǔ)償配置方式B0、初始無功補(bǔ)償投入方式B
on
、對(duì)受端電網(wǎng)進(jìn)行故障掃描后得到的嚴(yán)重故障集S
fault
；
[0012]步驟2：第一階段，在初始配置方式B0的基礎(chǔ)上，以正常運(yùn)行方式下的有功網(wǎng)損最小化為目標(biāo)，建立無功優(yōu)化規(guī)劃模型，得到各方式下無功補(bǔ)償投入方式
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1：輸入機(jī)組數(shù)據(jù)、網(wǎng)架數(shù)據(jù)、負(fù)荷相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)置連續(xù)潮流計(jì)算過程中負(fù)荷增長方式、傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)出力增長方式、初始無功補(bǔ)償配置方式B0、初始無功補(bǔ)償投入方式B
on
、對(duì)受端電網(wǎng)進(jìn)行故障掃描后得到的嚴(yán)重故障集S
fault
；步驟2：第一階段，在初始配置方式B0的基礎(chǔ)上，以正常運(yùn)行方式下的有功網(wǎng)損最小化為目標(biāo)，建立無功優(yōu)化規(guī)劃模型，得到各方式下無功補(bǔ)償投入方式步驟3：第二階段，在第一階段的基礎(chǔ)上，以正常運(yùn)行方式下的特高壓穿越無功最小化為目標(biāo)，建立無功優(yōu)化規(guī)劃模型，得到各方式下的無功補(bǔ)償投入方式進(jìn)一步得到總體配置方式B1；步驟4：掃描嚴(yán)重故障集S
fault
是否為空集，若“是”，進(jìn)入下一步，否則直接輸出總體配置方式B1；步驟5：第三階段，在配置方式B1的基礎(chǔ)上，以無功補(bǔ)償設(shè)備增量投資費(fèi)用最小化為目標(biāo)，建立無功優(yōu)化規(guī)劃模型，采用啟發(fā)式的分解機(jī)制，將原問題分解為各故障的子問題，按故障嚴(yán)重程度的順序分別求解各故障子問題的無功配置方式，求解同時(shí)滿足正常運(yùn)行方式和嚴(yán)重故障后運(yùn)行方式下的電壓穩(wěn)定裕度要求所需的無功補(bǔ)償投入方式輸出配置方式B2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在于，所述第一階段無功規(guī)劃模型為：上述約束條件分別為：運(yùn)行方式k的潮流方程約束、運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)有功出力約束、運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)無功出力約束、運(yùn)行方式k的節(jié)點(diǎn)電壓約束、無功配置量約束和無功投入量約束；其中，k表示運(yùn)行方式，為運(yùn)行方式k的受端電網(wǎng)有功網(wǎng)損，T
k
為運(yùn)行方式k的持續(xù)時(shí)間，為運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)有功出力向量，P
Gmax
,P
Gmin
為發(fā)電機(jī)有功出力上下限向量，為運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)無功出力向量，Q
Gmax
,Q
Gmin
為發(fā)電機(jī)無功出力上下限向量，V
k
為運(yùn)行方式k的節(jié)點(diǎn)電壓向量，V
max
,V
min
為節(jié)點(diǎn)電壓上下限向量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在于，所述第二階段無功規(guī)劃模型為：
上述約束條件分別為：運(yùn)行方式k的潮流方程約束、運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)有功出力約束和無功出力約束、運(yùn)行方式k的節(jié)點(diǎn)電壓約束、無功配置量約束和無功投入量約束；其中，k表示運(yùn)行方式，為運(yùn)行方式k的特高壓主變i的穿越無功，為運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)有功出力向量，P
Gmax
,P
Gmin
為發(fā)電機(jī)有功出力上下限向量，為運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)無功出力向量，Q
Gmax
,Q
Gmin
為發(fā)電機(jī)無功出力上下限向量，V
k
為運(yùn)行方式k的節(jié)點(diǎn)電壓向量，V
max
,V
min
為節(jié)點(diǎn)電壓上下限向量。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特高壓交流接入后受端電網(wǎng)三階段無功優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在于，所述第三階段無功規(guī)劃模型為：上述約束條件分別為：運(yùn)行方式k的電壓穩(wěn)定極限點(diǎn)處潮流方程、運(yùn)行方式k的電壓穩(wěn)定裕度約束、運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)有功出力約束和無功出力約束、運(yùn)行方式k的節(jié)點(diǎn)電壓約束、無功配置量約束以及無功投入量約束；其中，k表示運(yùn)行方式，I為節(jié)點(diǎn)安裝費(fèi)用向量，K
B
為電容/電抗器補(bǔ)償容量單價(jià)，λ
Ck
為運(yùn)行方式k的電壓穩(wěn)定裕度，為運(yùn)行方式k的負(fù)荷增長方式，α為邏輯變量，當(dāng)節(jié)點(diǎn)有補(bǔ)償裝置取1，否則取0，為運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)有功出力向量，P
Gmax
,P
Gmin
分別為發(fā)電機(jī)有功出力上下限向量，為運(yùn)行方式k的發(fā)電機(jī)無功出力向量，Q

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅濤，王魁，宣文博，閆大威，朱識(shí)天，張章，張德政，劉聰，趙高帥，劉志超，柳璐，程浩忠，馬振川，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國家電網(wǎng)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：