一種基于機組負荷動態無功響應的最小開機順序優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統領域，具體涉及一種基于機組負荷動態無功響應的最小開機 順序優化方法。
【背景技術】
[0002] 電力系統大受端系統主要通過接受外部及遠方電源輸入的有功電力來實現供需 平衡，受端系統本身電源裝機容量不足，小開機重負荷的運行方式使得大受端電網電壓穩 定問題突出。電壓穩定屬于局部穩定問題，其實質在于無功大范圍傳輸導致的電壓跌落，尤 其在無功備用緊張情況下電壓水平一般難以滿足要求，運行導則中也要求無功補償應滿足 分層分區就地平衡的原則。可見，如何實現無功合理分配是解決系統電壓穩定問題的重要 途徑。
[0003] -般而言，系統的電壓穩定與網架結構、無功設備補償水平、發電機動態無功響 應、負荷特性密切相關。隨著我國大電網建設加快，同一電壓等級電網聯系更加緊密，單一 放射型網架結構占比減小;環網供電、網格式供電方式的占比增加，這使得單一線路斷線后 網架的變化對無功分布帶來的影響減小。在無功設備確定情況下，發電機與負荷的無功特 性成為實現最小開機下電壓穩定的關鍵因素。受端電網無功缺額大時，發電機的勵磁裝置 可通過快速勵磁調節系統使發電機向系統提供較大無功支撐，并使機端電壓維持一定水 平。電網中馬達負荷占比往往達60%以上，其在系統短路故障后的電壓恢復過程中要從電 網吸收大量無功功率，該恢復特性使短時間內電壓無功缺額嚴重，惡化電壓穩定。因此，在 最小開機方式中考慮發電機和負荷的無功特性可以提高決策的可靠性。
[0004] 目前大受端電網最小開機方式的工程方法主要據經驗來安排開機方式，并應用 PSD-BPA進行暫態穩定校核，直至找出一種臨界電壓穩定的開機方案。鑒于該方法沒有量化 指標來指導開機順序，反復調整也使得耗時增加，對負荷、發電機動態無功響應的考慮不 足。因此，尋求一種能夠考慮機組負荷動態無功響應的最小開機順序優化方法尤為重要。
【發明內容】
[0005] 為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種基于機組負荷動態無功響應的最小 開機順序優化方法。
[0006] 本發明的技術方案是：
[0007] 所述最小開機順序優化方法包括：
[0008] 確定電力系統中重負荷區域內的薄弱點，該薄弱點為所述重負荷區域內發生最嚴 重故障一側的母線；
[0009] 確定在所述薄弱點發生短路故障后所述電力系統中各發電機與所述薄弱點之間 的電氣距離指標，及所述各發電機在所述薄弱點發生短路故障期間的動態無功響應量化指 標；
[0010] 依據所述電氣距離指標和動態無功響應量化指標計算所述電力系統中各發電機 影響系統電壓穩定的響應效果指標；
[0011] 依據所述各發電機影響系統電壓穩定的響應效果指標的指標值，確定各發電機的 開機順序;按照該開機順序控制各發電機開機或者停機，并檢測所述薄弱點的穩定狀態，所 述薄弱點達到臨界穩定狀態時各發電機的實際開關機順序為最小開關機順序。
[0012] 本發明進一步提供的優選實施例為:所述確定電力系統中重負荷區域內的薄弱點 之前包括選取所述電力系統的重負荷區域：
[0013] 計算電力系統中各高電壓等級母線節點的下注功率?》并排序，則包含有與數值較 大的下注功率Pm對應的母線的區域為所述重負荷區域;其中，m為母線序號；
[0014] 或者，
[0015] 計算電力系統中各高電壓等級母線節點的下注功率Pm，及與所述母線m直接相連 的母線η的節點的下注功率Pmn，對所述下注功率P m和下注功率Pmn進行求和排序，則包含有與 數值較大的和值Areamn對應的母線的區域為所述重負荷區域;其中，
為與所述母線m直接相連的母線的總數。
[0016] 本發明進一步提供的優選實施例為:所述確定電力系統中重負荷區域內的薄弱點 包括：
[0017] 對所述重負荷區域內所有輸電線路進行N-I暫態穩定計算，短路故障時間為T秒；
[0018] 依據所述輸電線路在短路故障后的工作狀態修改所述短路故障時間T，以修改后 的短路故障時間重新進行N-I暫態穩定計算，直至有且僅有一個輸電線路在短路故障后發 生電壓失穩，則該輸電線路一側的母線為薄弱點。
[0019] 本發明進一步提供的優選實施例為:所述依據輸電線路在短路故障后的工作狀態 修改短路故障時間T包括：
[0020] 當所述重負荷區域內所有輸電線路均不穩定時修改短路故障時間為T-At，以所 述故障短路時間T-At重新進行N-I暫態穩定計算，直至所述重負荷區域內的輸電線路同時 存在穩定狀態和不穩定狀態;重新設定短路故障時間為7' - ^，對處于不穩定狀態的輸電 線路進行N-I暫態穩定計算，直至有且僅有一個輸電線路在短路故障后發生電壓失穩；
[0021] 當所述重負荷區域內所有輸電線路均穩定時修改短路故障時間為T+At，以所述 故障短路時間T+At重新進行N-I暫態穩定計算，直至所述重負荷區域內的輸電線路同時存 在穩定狀態和不穩定狀態;重新設定短路故障時間為r I，對處于不穩定狀態的輸電線路 進行N-I暫態穩定計算，直至有且僅有一個輸電線路在短路故障后發生電壓失穩，At為時 間增量。
[0022] 本發明進一步提供的優選實施例為:所述確定電力系統中各發電機與薄弱點之間 的電氣距尚指標包括：
[0023]設定所述電氣距離指標為乂^ = 1/1^，1&為所述薄弱點發生短路故障后各發電 機提供的短路電流，i為發電機序號，m'為薄弱點；
[0024]確定各發電機與薄弱點之間的電氣距離的權重因子ω1;
[0025] 依據所述權重因子修正所述電氣距離指標為。
。
[0026] 本發明進一步提供的優選實施例為:所述權重因子Co1的計算公式為：
[0027]
Cl)
[0028] 其中，j為所述發電機的負荷節點，所述負荷節點j包括一級負荷節點和二級負荷 節點；
[0029] t為所述負荷節點j的總數，Xlj為所述負荷節點j與發電機之間的最短電氣樹電抗；
[0030]
，Qjt)為所述負荷節點的負荷無功隨時間變化函數，Qoj為所述 負荷節點的初始無功負荷，Sb為電力系統的基準容量，to為故障切除時刻，^為負荷無功積 分時間。
[0031] 本發明進一步提供的優選實施例為:所述各發電機在薄弱點發生短路故障期間的 動態無功響應暈化指標Qi的計算公式為：
[0032]
(2)
[0033]其中，Q1U)為所述發電機的無功出力隨時間變化函數，(^為所述發電機的初始無 功負荷，Sb為電力系統的基準容量，to為故障切除時刻，七為負荷無功積分時間。
[0034]本發明進一步提供的優選實施例為:所述計算電力系統中各發電機影響系統電壓 穩定的響應效果指標包括：
[0035] 分別對所述電氣距離指標和動態無功響應量化指標進行標準化處理，得到電氣距 離指標標準值和動態無功響應量化指標標準值'
[0036] 設置所述電氣距離指標標準值和動態無功響應量化指