[发明专利]考虑负荷特性的电网动态无功优化系统及方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及电力系统动态无功控制领域，特别涉及考虑负荷特性的电网动态无功优化系统及方法。通过对实际电网每个断面进行模拟计算，充分考虑实际电网中负荷的无功特性，实时分析每时刻的各节点电压控制情况，采用具有创新性思路的多目标动态无功优化方法，实现对电网动态无功补偿控制策略的优化，对提高电力系统运行的安全、经济性具有重大意义。

背景技术

电力系统无功优化问题是电力系统优化问题研究的重要内容之一。电力系统无功优化，即以保证电力系统电压质量为前提，利用无功补偿来改变全网潮流，使系统的有功损失和无功补偿费用最小。国内外研究者提出了各种无功优化算法，这些方法大多是把无功优化问题看作数学问题，确立变量，建立数学模型，属于静态无功优化，没有对保证系统动态电压稳定性条件下实际系统的动态无功补偿优化方法进行研究。

发明内容

本发明针对上述存在的技术问题，提供了一种考虑负荷特性的电网动态无功优化系统及方法。目的是可以直接从实际电网中读取无功优化所需要的数据，有效地节省系统硬件投资，确切的反映电网实时变化情况，简化计算的复杂度。为电网提供更加准确、快捷的动态无功补偿控制。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

考虑负荷特性的电网动态无功优化系统，其中电网动态无功优化系统的硬件实时控制设备包括：用于采集电网负荷特性数据的负荷状态采集器；对负荷特性数据进行分析并完成负荷准确归类的负荷动态无功调节控制器；根据负荷调节控制器输出的优化变量来控制电力系统运行的负荷动态无功执行器。其中，负荷状态采集器一端口连接到负荷动态无功调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性传输给负荷动态无功控制器；负荷动态无功控制器与负荷动态无功执行器相连，用于根据动态无功控制器的优化结果来指导电力系统的运行；

软件系统包括实际电网多目标动态无功控制子系统、数据命令传输控制接口、PSASP潮流计算数据模块、无功功率控制数据交互模块、考虑电网实时负荷电压的分析模块、考虑负荷特性的增量控制型模块、多目标分区无功控制策略模块、应急响应策略模块；其中，PSASP潮流计算数据模块和无功功率控制数据交互模块通过接口通道进行传输，其余模块间则通过共享内存数据池实现数据的同步交互。

考虑负荷特性的电网动态无功优化方法，包括如下控制步骤：

步骤1：从电网调度部门的CC2000系统中实时读取实际电网变量参数数据；

步骤2：对电网进行潮流计算、暂态稳定计算，并根据计算结果采用网架图论与运行枢纽节点方法，筛选出参与因子较大、电压较低的节点作为电网的电压薄弱节点；

步骤3：建立PSASP暂态稳定综合程序(ST)与用户接口程序(UP)的接口通道；

步骤4：将暂态稳定综合程序(ST)中电压薄弱点的信息导入无功控制数据交互模块；

步骤5：构造增量式多目标分区动态无功控制变量个体变量，初始化种群；

步骤6：根据已经初始化的个体变量种群和通过接口通道传输的潮流信息，计算所有目标函数值；

步骤7：将计算得出的目标函数值在考虑负荷波动增量模块和系统故障波动模块中进行分析预测，一部分反映到当前控制时刻为止的负荷变化情况，供第一层无功优化控制策略生成模块计算使用；另一部分则反映系统的故障扰动情况，供第二层无功优化控制策略生成模块计算使用；最终将两者融合到决策变数中，获得增量式多目标动态无功优化控制策略，作为最终的控制策略通过接口通道反馈给暂态稳定综合程序(ST)中；

步骤8：在电网原有基础上，综合考虑用户程序(UP)反馈的无功优化变量，采用隐式梯形积分迭代和直接三角形分解算法，联立求解暂态稳定方程；

步骤9：提取负荷无功特性比例因子，将其嵌入动态无功补偿算法，计算得出每种负荷特性下的最优动态无功补偿量。

步骤10：根据cc2000电压特性分析结果结合电源、负荷节点类型(风电场无功补偿类型、无功需求变化较小类型、无功需求阶梯迅速变化类型、无功需求无规律变化较缓慢的类型、无功需求无规律变化类型等)，综合给出无功补偿方案；

步骤11：优化过程结束，输出优化结果。

所述的构造增量式多目标分区动态无功控制变量个体变量，初始化种群，表述如下：

将增量式多目标分区动态无功控制变量定义为：