[发明专利]基于加权操作因子的离散无功设备的选取方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，特别涉及变电站自动电压控制中基于加权操作因子的离散无功设备的选取方法

背景技术

自动电压控制(AVC，Automatic Voltage Control)系统是电力系统最重要的自动控制系统之一。其中变电站的自动电压控制能力与效果直接影响了电力系统自动电压控制的整体控制结果。变电站里均配有一定容量的离散无功设备(电容器，电抗器)来完成自动电压控制的目标。但由于变电站均配有多台电容器，电抗器，且在选择投入或切除具体某台电容器或电抗器时，需考虑投入(切除)不同的电容电抗器对不同母线电压的效果不同，且每台电容器，电抗器都有不同的动作时间，动作次数的限制，以及投入(切除)无功设备的相关顺序约束等。

现有的变电站控制系统中在接到需投入(切除)电容电抗器的控制要求后，利用传统经验来决定具体由哪台无功设备来执行控制任务，缺乏量化，可靠的决策标准，难以满足复杂，特殊情况下的控制要求，并且其固化的评判标准不具备应对在不同控制策略下，对离散无功设备的各项性能指标的不同要求。

变电站内投入(切除)电容电抗器应具有如下原则：设备操作后，通过计算该设备对母线的电压灵敏度，可以算出投入(切除)该设备后，各条母线的电压变化量，所投入(切除)的设备应使母线电压越线数减少或消除电压越线现象；优先选择对受控母线的无功影响大，即灵敏度大的设备；优先投入(切除)越线母线上的无功设备；陆平，康巧萍在《并联电容器装置串联电抗器装置的电抗率及容量选择》(电力建设，2007年2月V28N2，pp.70-72)中提出串联于电抗器的电容器应选择2种不同容量的电容器组合形式；应维持各条母线上处于运行状态的电容电抗器的数目合理，既不发生闲置过多电容电抗器的资源浪费，又保持一定电容电抗器处于未运行的备用状态，作为该母线电压调节的备用无功设备；优先投入不容易拒动的设备，减少发生拒动的几率；为保证设备的使用寿命，设备的月动作次数总数需在一定范围之内。

以上原则在不同的控制目标下，具有不同的重要程度。

在上述变电站控制过程中涉及到控制灵敏度的计算。孙宏斌，张伯明，相年德在《准稳态的灵敏度分析方法》(中国电机工程学报，1999年4月V19N4，pp.9-13)中提出了准稳态灵敏度方法，与常规的静态的灵敏度分析方法不同，准稳态灵敏度方法考虑了电力系统准稳态的物理响应，计及系统控制前后新旧稳态间的总变化，有效提高了灵敏度分析的精度。该方法基于电力系统的PQ解耦模型，当发电机安装有自动电压调节器(AVR)时，可认为该发电机节点为PV节点；而当发电机装有自动无功功率调节(AQR)或自动功率因数调节(APFR)时，可认为该发电机节点与普通负荷节点相同均为PQ节点。此外，将负荷电压静特性考虑成节点电压的一次或二次曲线。这样所建立的潮流模型就自然地将这些准稳态的物理响应加以考虑，从而基于潮流模型计算出的灵敏度即为准稳态的灵敏度。在潮流模型下，设PQ节点和PV节点个数分别为N_PQ和N_PV，状态量x是PQ节点的电压幅值控制变量u＝[Q_PQ V_PV T_k]^T，其中是PQ节点的无功注入，是PV节点的电压幅值，是变压器变比，重要的依从变量h＝[Q_b Q_PV]^T，其中Q_b ∈R^b是支路无功潮流，是PV节点的无功注入。这时，有无功潮流模型：

Q_PQ(V_PQ，V_PV，T_k)＝0(1)

Q_b＝Q_b(V_PQ，V_PV，T_k)(2)

Q_PV＝Q_PV(V_PQ，V_PV，T_k)(3)

可得准稳态无功类灵敏度的计算公式见表1。

表1准稳态的无功类灵敏度S_(x，h)u的计算公式

其中上表中的所有量都可以直接对潮流模型(1)-(3)的雅可比矩阵求逆得到。

发明内容