一種電力系統多源無功優化控制方法
【技術領域】
[0001 ]本發明設及一種電力系統多源無功優化控制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，風電作為清潔無污染的可再生能源，在世界范圍內快速發展。截止到2014 年底，世界風電裝機容量已達到360GW，中國、美國、德國、西班牙和印度五國占世界總裝機 容量的72%。然而，風電隨機性和弱可控性的特點，給電力系統薄弱環節的電壓穩定產生了 深刻的影響。同時，大量異步風機發電時需要吸收無功功率，如果電網不能提供充足的無 功，將會造成風機的機端電壓下降，嚴重時甚至有脫離電網的危險W。
[0003] 電動汽車W其節能減排的優勢，成為交通低碳化發展的重要環節，目前有逐步取 代傳統能源汽車的趨勢。在V2G(Vehicle-t〇-Grid)概念下，電動汽車通過充電粧與電網互 動，既可W作為系統負荷，又可W分布式儲能設備，同時，基于電力電子接口的充電粧可W 作為無功發生裝置W，為系統提供無功支撐，通過與常規無功調壓設備相配合，積極參與到 系統的無功電壓優化運行中。
[0004] 目前，各國學者已經針對電動汽車有功功率的優化控制展開研究，充分利用電動 汽車的V2G有功響應能力，提高系統的電壓穩定性、電能及頻率質量等。然而，尚未有大量研 究針對電動汽車充電粧產生的無功參與系統優化運行進行探討。文獻[3]從技術控制層面 驗證了電動汽車充電粧作為無功發生裝置的可行性，電動汽車在充電過程中，可降低充電 時功率因數，為系統提供無功功率;文獻[4]則在考慮用戶交通行為的基礎上，評估電動汽 車充電粧集群的無功響應能力。
[000引無功電壓優化是保障電網安全運行，降低有功網損，改善電壓分布，提高電能質量 的有效手段。文獻[5] W有載調壓變壓器分接頭檔位、并聯電容器組投切作為可控的無功電 壓控制變量，實現對地區電網的無功優化控制，提高電網運行的經濟性與可靠性。文獻[6] 考慮同步發電機、并聯電容器組、FACT裝置等無功源，W發電機經濟調度、電網經濟運行和 離散無功源動作次數最少為優化多目標，提高系統的電壓安全性與可靠性。
[0006] [參考文獻]
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【發明內容】
[0013] 在風電和負荷預測的基礎上，利用并聯電容器組投切和有載調壓變壓器分接頭對 系統進行日前無功電壓優化，充分考慮電動汽車充電粧的實時無功響應能力，對日內正常 運行情況下的無功電壓優化進行實時修正，提高電網運行的經濟性，而日內故障運行時則 主要考慮并聯電容器組的投切，提出了考慮無功電壓靈敏度和時序遞進的無功源控制方 案，W達到快速恢復電壓的目的。
[0014] 為了解決上述技術問題，本發明提出的一種電力系統多源無功優化控制方法，包 括日前優化調度和日內優化修正，其中：
[0015] 步驟一：日前優化調度包括W下步驟：
[0016] 步驟1-1:輸入電力系統參數，至少包括輸電線路特性參數、發電機日前有功調度 計劃、風電有功出力預測值、負荷預測值；
[0017] 步驟1-2:利用步驟1-1獲得的參數構建日前優化調度模型，模型的優化目標如式 (1)所示，約束條件如式(2)所示：
[001 引
（。
[0019]式（1)中，η為電網中節點的個數;Ui為節點i的電壓幅值;U功節點j的電壓幅值； Gi功節點巧日j之間的電導；θι功節點巧日j之間電壓的相角差；
[0020]
(2)
[0021 ]式(2)中，Pi,g和化,g分別為電網中節點i發電機發出的有功和無功功率;Pi,1和化,1 分別為電網中節點i負荷消耗的有功和無功功率；t/,mm和?/Γ分別為電網中節點i電壓的上 下限范圍；谷T和往Γ分別為電網中節點i發電機無功出力的上下限范圍；C巧""和Gsr為 電網中節點i并聯電容器組投入數量的上下限范圍；TAPu,h、?M^m和mfax分別為電網中節 點i變壓器分接頭檔位h及其上下限范圍；
[0022] 步驟1-3:利用步驟1-2建立的日前優化調度模型獲得電網中并聯電容器組和變壓 器分接頭日前無功調度計劃，為日內優化修正提供電網中并聯電容器組和變壓器分接頭的 日前無功調度計劃；
[0023] 步驟二：日內優化修正包括W下步驟：
[0024] 步驟2-1:利用步驟1-3獲得的日前無功調度計劃實時更新電網中并聯電容器組和 變壓器分接頭的調度信息；
[0025] 步驟2-2:進行電力系統實時潮流計算，獲取各節點的電壓值，判斷電網中節點電 壓是否發生越限，如果不發生，則進行步驟2-3;如果發生，則進行步驟2-6;
[0026] 步驟2-3:建立日內正常運行的優化模型，其中，優化目標如式(3)所示，約束條件 如式(4)所示：
[0029] 式(4)中，Qi,ev、巧r和錫：々別為電網中節點i電動汽車充電粧提供的無功及其 上下限范圍；
[0030] 步驟2-4:利用步驟2-3建立的日內正常運行的優化模型獲取電動汽車充電粧日內 正常運行的實時優化調度方案，對電動汽車充電粧的無功出力進行調節，從而實現對電力 系統日內無功調節的優化修正，返回步驟2-2,直到實現當日無功源的優化調控；
[0031] 步驟2-6:建立日內故障運行的優化模型，其中，優化目標如式(5)所示，約束條件 如式(6)所示：
[0032]
(5)
[0033] 式(5)中，CBi,k和CBi,k日分別為i節點并聯電容器組控制的投入數量終值k和初值ko;
[0034]
(.6)
[0035] 步驟2-7:利用步驟2-6建立的日內故障運行的優化模型獲取日內故障運行時并聯 電容器組的無功電壓優化控制方案，對并聯電容器組進行調度控制，返回步驟2-2,直到實 現當日無功源的優化調控。
[0036] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0037] 日前優化調度為日內優化修正提供電網中并聯電容器組和變壓器分接頭的日前 無功調度計劃；日內優化修正包括不發生電壓越限和發生電壓越限兩種運行方式，不發生 電壓越限時充分利用電動汽車充電粧的無功響應能力，對日內無功優化進行修正，降低系 統的有功網損;發生電壓越限時提出考慮無功電壓靈敏度和時序