[发明专利]一种基于实时仿真系统的在线无功优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于实时仿真系统的在线无功优化控制方法。

背景技术

近十几年来，电压问题日益成为电力系统关注的焦点。在现代电网中，由于弱系统和长线路的负荷加重，电网的传输容量越来越接近其极限，从而使电压的稳定问题比较突出，而且，负荷增加、发电机或线路故障、系统无功不足、有载调压变压器动作以及各种控制和保护之间缺乏协调等，而负荷缺少足够的无功支持是引起电压不稳定的主要原因。目前，国内外学者对无功优化的模型和算法有很多研究成果，但对在线无功优化控制的试验测试研究仍比较少见，本发明提出一种基于实时仿真系统地在线无功优化控制方法，该方法对现场无功优化控制的试验测试提供了方法。

发明内容

本发明是针对合理无功功率对电力系统稳定重要性的问题，提出了一种基于实时仿真系统的在线无功优化控制方法，结合无功优化的理论研究，并结合实时仿真系统的实时模拟和闭环运行特性，实现在线无功电压控制的现场模拟。通过对电压合格率、功率因数大小、网损大小的对比来评价在线无功优化控制的控制效果。实现对在线无功优化模型和算法的控制效果的测试。

本发明的技术方案为：一种基于实时仿真系统的在线无功优化控制方法，具体包括如下步骤：

1）在实时仿真系统中构建实时电网仿真系统模型；

2）在实时仿真系统中编写批处理程序，从实时运行界面中输出运行数据；

3）无功优化计算程序包读取运行数据，进行优化计算，输出计算结果，如：变压器分接头档位和电容器/电抗器组的投切组数的设置；

4）在实时仿真系统中编写批处理程序，接受并执行无功优化程序包传回的变压器分接头的档位、电容器/电抗器组投切的设置，在运行界面上做相应的动作，改变系统运行状态，形成闭环运行。

所述步骤2）中从实时运行界面中输出运行数据包括输出实时仿真系统的电网运行数据，并调用外部的可执行程序包，得到无功优化控制指令并对电网模型的开关进行控制，输出的数据包括负载的有功和无功、负载处母线电压、电容电抗器组的投切状况、变压器分接头的档位值。

所述步骤3）中优化计算包括：

A:首先目标函数：选取系统有功网损最小为目标：

式中，为发电机节点集合；为发电机i有功出力功率；为所有节点集合；为i节点处有功负荷；

B:等式约束：潮流功率方程：

                    

式中，为i节点处无功电源输出；为系统节点处无功负荷；为系统i节点电压幅值和相角；V_j,θ_j为系统j节点电压幅值和相角；为节点导纳矩阵中元素幅值和相角差；

C:不等式约束：

a、可调变压器抽头约束： ，                            

式中，为节点和之间的可调变压器抽头对应的变压器变比，为可调变压器集合； 、为该变压器抽头档位对应的下限和上限值；

b、可调电容电抗器组投切组数约束：                   

其中，、为该可调电容电抗器组投切组数及上限值，S_C为可调电容电抗器集合；

c、系统各节点电压约束：   V_i和 为节点电压对应的下限和上限值；    

d、电源点的有功功率及无功功率约束： ，

 为发电机i有功出力功率对应的下限和上限值；为发电机i无功功率对应的下限和上限值 ；            

e、线路电流约束：  ， 为系统线路电流上限值；                     

f、变压器的视在功率约束：，为变压器的视在功率上限值；                       

g、关口点功率因数约束： ，为关口点功率因数上限值；                   

h、系统可控设备动作次数约束：，其中，为系统中某个可控设备的动作，，N为系统所有可控设备的允许动作个数。