專利名稱：考慮負荷特性的電網動態無功優化系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統動態無功控制領域，特別涉及考慮負荷特性的電網動態無功優化系統。通過對實際電網每個斷面進行模擬計算，充分考慮實際電網中負荷的無功特性，實時分析每時刻的各節點電壓控制情況，采用具有創新性思路的多目標動態無功優化方法，實現對電網動態無功補償控制策略的優化，對提高電力系統運行的安全、經濟性具
有重大意義。
背景技術：
電力系統無功優化問題是電力系統優化問題研究的重要內容之一。電力系統無功優化，即以保證電力系統電壓質量為前提，利用無功補償來改變全網潮流，使系統的有功損失和無功補償費用最小。國內外研究者提出了各種無功優化算法，這些方法大多是把無功優化問題看作數學問題，確立變量，建立數學模型，屬于靜態無功優化，沒有對保證系統動態電壓穩定性條件下實際系統的動態無功補償優化方法進行研究。
實用新型內容本實用新型針對上述存在的技術問題，提供了一種考慮負荷特性的電網動態無功優化系統。目的是可以直接從實際電網中讀取無功優化所需要的數據，有效地節省系統硬件投資，確切的反映電網實時變化情況，簡化計算的復雜度。為電網提供更加準確、快捷的動態無功補償控制。為實現上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:考慮負荷特性的電網動態無功優化系統，其中電網動態無功優化系統的硬件實時控制設備包括:用于采集電網·負荷特性數據的負荷狀態采集器；對負荷特性數據進行分析并完成負荷準確歸類的負荷動態無功調節控制器；根據負荷調節控制器輸出的優化變量來控制電力系統運行的負荷動態無功執行器。其中，負荷狀態采集器一端口連接到負荷動態無功調節控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態無功控制器；負荷動態無功控制器與負荷動態無功執行器相連，用于根據動態無功控制器的優化結果來指導電力系統的運行；軟件系統包括實際電網多目標動態無功控制子系統、數據命令傳輸控制接口、PSASP潮流計算數據模塊、無功功率控制數據交互模塊、考慮電網實時負荷電壓的分析模塊、考慮負荷特性的增量控制型模塊、多目標分區無功控制策略模塊、應急響應策略模塊；其中，PSASP潮流計算數據模塊和無功功率控制數據交互模塊通過接口通道進行傳輸，其余模塊間則通過共享內存數據池實現數據的同步交互。本實用新型的有益效果是:本實用新型基于實際電網的多目標動態無功優化系統，隨著實際電網中自動化程度的不斷提高，動態無功優化控制越來越受到人們的關注。本實用新型通過建立PSASP暫態穩定程序(ST)與用戶程序(UP)間的接口通道，從實際電網中實時讀取暫態穩定分析所需要的數據，創新性地采用網架圖論與運行樞紐節點方法篩選出電網電壓薄弱節點，并提取網絡故障及負荷波動等因素的特征變量，最終通過編程在UP程序中對該薄弱節點進行綜合求解，給出系統實時需要的動態無功補償量。在此基礎上，分別構建負荷特性模塊和實際電網負荷電壓分析模塊，模擬實際電網的不同無功需求特性及實時電壓情形，最終生成優化的無功功率控制策略，以達到實時、精確地進行無功補償的目的，為電力系統動態無功優化領域提供了科學的理論分析依據，所建立的暫態穩定分析與用戶程序的連接通道及綜合考慮用戶程序反饋變量的暫態穩定計算方法，為電網更加準確、快捷的動態無功補償開辟了創新性思路。在電網實際運行中，對電網的經濟、穩定運行建立目標函數和邊界條件，通過求解最優動態無功補償量，形成控制方案進行電網動態無功補償控制，有效的實現了電網經濟、合理運行。本實用新型由于可以直接從實際電網中讀取無功優化所需要的數據，有效地節省了系統硬件投資；提取了負荷特性及負荷電壓波動等因素的特征變量，更加確切的反映了電網實時變化情況；多目標無功功率優化控制策略生成模塊，有效地簡化了計算的復雜度。對未來的動態無功補償領域提供了強有力的科學理論支撐，以最低無功補償量，實現電網的動態無功補償，從而產生了巨大的經濟效益。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1是現有技術中目標電網變電站主接線圖；圖2是本實用新·型中實際電網多目標動態無功優化系統流程圖；圖3是本實用新型中未投運SVG時母線電壓；圖4是本實用新型中投運SVG時母線電壓；圖5是本實用新型中ST和UP的連接原理；圖6是本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
實施例1:本實用新型是一種考慮負荷特性的電網動態無功優化系統，其中電網動態無功優化系統的硬件實時控制設備包括:用于采集電網負荷特性數據的負荷狀態采集器；對負荷特性數據進行分析并完成負荷準確歸類的負荷動態無功調節控制器；根據負荷調節控制器輸出的優化變量來控制電力系統運行的負荷動態無功執行器。其中，負荷狀態采集器一端口連接到負荷動態無功調節控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態無功控制器；負荷動態無功控制器與負荷動態無功執行器相連，用于根據動態無功控制器的優化結果來指導電力系統的運行，如圖6所示。本實用新型整體系統軟件部分包括實際電網多目標動態無功控制子系統、數據命令傳輸控制接口、PSASP潮流計算數據模塊、無功功率控制數據交互模塊、考慮電網實時負荷電壓的分析模塊、考慮負荷特性的增量控制型模塊、多目標分區無功控制策略模塊、應急響應策略模塊。其中，PSASP潮流計算數據模塊和無功功率控制數據交互模塊通過接口通道進行傳輸，其余模塊間則通過共享內存數據池實現數據的同步交互。[0020]考慮負荷特性的電網動態無功優化方法，包括如下步驟:步驟1:從電網調度部門的CC2000系統中實時讀取實際電網變量參數數據；步驟1.1:所述實際電網的變量參數數據包括電網網絡構架、支路參數信息、各節點發電機和負荷的有功出力、變壓器變比、發電機機端電壓、無功補償設備的位置及容量及所用控制變量、狀態變量的約束條件。步驟1.2:在電網的實際運行中，常用負荷、電源和網架結構的特性來描述電網的運行方式。具體表述如下:①按負荷特性描述的電網運行方式包括:峰荷、腰荷、谷荷；②按電源特性描述的電網運行方式包括:a.水電:枯水期、豐水期b.火電:供暖期、非供暖期c.風電:風電大發、風電小發③按網架結構特性描述的電網運行方式包括:正常運行方式、故障及檢修方式。本實用新型中選取電網的三種典型運行方式:①峰荷、枯水期、供暖期、風電小發②峰荷、豐水期、非供暖期、風電大發③腰荷、枯水期、供暖期、風電小發步驟2:對電網進行 潮流計算、暫態穩定計算，并根據計算結果采用網架圖論與運行樞紐節點方法，篩選出參與因子較大、電壓較低的節點作為電網的電壓薄弱節點；本步驟的具體解釋如下:網架圖論分析為解釋為:綜合分析實際系統網絡構架，認定單端供電節點及系統接線小于2的節點為電網電壓薄弱節點；運行樞紐節點解釋為:人為認定實際系統中所有500kV節點以及電網末端的220kV節點為運行樞紐節點，并手動將其判別為電網無功補償候選節點。步驟3:建立PSASP暫態穩定綜合程序(ST)與用戶接口程序(UP)的接口通道；暫態穩定程序(ST)和用戶接口程序(UP)通道的接口原理為:當未建立暫態穩定程序(ST)和用戶程序(UP)通道時，PSASP暫態穩定計算(ST)的數序模型可以歸納為以下三個部分。①電網的數學模型，即網絡方程:X=F (X, Y)(I)其中，F=(f1； f2,..., fm)T(2)X=(x1； x2,..., xn)T為網絡方程求解的變量。②發電機、負荷等一次設備二次自動裝置的數學模型，即微分方程:Y=G (X, Y)(3)其中，F=(f1； f2,..., fn)T(4)X=(x1； x2,..., xn)T為網絡方程求解的變量。G=(g1； g2,..., gn)(5)Y= (Y1, y2,..., yn)T為微分方程求解的變量[0052]③擾動方式和穩定措施的模擬，如電網的簡單故障或復雜故障及沖擊負荷、快關氣門、切機、切負荷、切線路等。這些因素的作用是改變X、Y。當建立暫態穩定程序(ST)和用戶程序(UP)通道后，上述暫態穩定數學模型應考慮用戶程序中變量參數U，則式(I)、式(2)和用戶程序的數學模型如下:X=F (X, Y, U)(6)Y=G (X, Y, U)(7)U=H (X, Y, U)(8)其中:
權利要求1.考慮負荷特性的電網動態無功優化系統，其特征在于:電網動態無功優化系統的硬件實時控制設備包括:用于采集電網負荷特性數據的負荷狀態采集器；對負荷特性數據進行分析并完成負荷準確歸類的負荷動態無功調節控制器；根據負荷調節控制器輸出的優化變量來控制電力系統運行的負荷動態無功執行器；其中，負荷狀態采集器一端口連接到負荷動態無功調節控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態無功控制器；負荷動態無功控制器與負荷動態無功執行器相連，用于根據動態無功控制器的優化結果來指導電力系統的運行。 ·
專利摘要本實用新型涉及電力系統動態無功控制領域，特別涉及考慮負荷特性的電網動態無功優化系統。本實用新型是由負荷狀態采集器一端口連接到負荷動態無功調節控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態無功控制器；負荷動態無功控制器與負荷動態無功執行器相連，用于根據動態無功控制器的優化結果來指導電力系統的運行。本實用新型直接從實際電網中讀取無功優化所需要的數據，有效地節省了系統硬件投資；提取了負荷特性及負荷電壓波動等因素的特征變量，更加確切的反映了電網實時變化情況；有效地簡化了計算的復雜度。對未來的動態無功補償領域提供了強有力的科學理論支撐，以最低無功補償量，實現電網的動態無功補償，從而產生了巨大的經濟效益。
文檔編號H02J3/18GK203103964SQ201220716238
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者張強, 王超, 朱鈺, 劉勁松, 王剛, 張濤, 宋云東, 李家玨 申請人:遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 東北電力科學研究院有限公司, 國家電網公司