[发明专利]一种准确计及小干扰稳定约束的无功优化方法

说明书

本发明提供了一种准确计及小干扰稳定约束的无功优化方法，所述方法包括以下步骤：（1）建立包括最小经济性的目标函数、潮流约束的等式约束、稳态和小干扰稳定约束的不等式约束的优化模型；（2）利用特征值对控制参数的解析表达，将有约束最优化问题转化为无约束最优化问题；（3）利用特征值对控制参数的灵敏度解析表达建立求解优化模型的迭代算式；（4）求解包含小干扰稳定约束的优化模型，得到优化后的运行控制参数，计算无功优化和小干扰稳定的最终性能指标。本发明提供的准确计及小干扰稳定约束的无功优化方法，能够通过调整电力系统的动态和稳态运行控制参数，在减少系统网损和无功补偿量的同时，使系统特征根满足小干扰稳定要求。

技术领域

本发明涉及电力系统动态稳定分析和稳态优化领域，具体涉及一种准确计及小干扰稳定约束的无功优化方法。

背景技术

在电力系统受到小扰动时，线路上输送的功率可能会超过传输极限，送端发电机可能与受端发电机或系统失去同步，引起发电机转子间相对摇摆，使发电机不得不退出系统，甚至导致互联系统解列运行。当系统有足够阻尼时低频振荡会得到抑制，最终衰减到稳定状态，当系统没有足够阻尼时低频振荡无法抑制，如果不采取有效措施可能导致系统失去稳定。

在无功优化过程中，系统运行参数会有不同程度的变化，在某些优化方案下，系统可能不满足小干扰稳定运行要求。目前电力系统中已经装配了许多电力系统稳定器（PSS），调整PSS参数可增加系统阻尼，抑制低频振荡，提高系统小干扰稳定性。

为了使系统在控制参数优化调整后有更好的稳态和动态特性，应在无功优化时考虑小干扰稳定性，将小干扰稳定约束加入到无功优化模型中。目前关于这方面的研究很少，大多为稳态优化与PSS参数优化交替进行，而非同时优化，且采用的发电机模型多为二阶模型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对无功优化过程中，由于系统运行参数会有不同程度的变化，在某些优化方案下，系统可能不满足小干扰稳定运行要求的情况，提出一种准确计及小干扰稳定约束的无功优化方法，相较于稳态优化和动态优化交替进行，提供了一种联合优化的新思路，能够通过调整PSS参数、发电机端电压、有载调压变压器分接头位置、无功补偿装置容量等动态和稳态运行控制参数，在减少系统网损和无功补偿量的同时，满足小干扰稳定约束，其中发电机采用较为准确的六阶模型。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种准确计及小干扰稳定约束的无功优化方法，包括以下步骤：

（1）建立包括最小经济性的目标函数、潮流约束的等式约束、稳态和小干扰稳定约束的不等式约束的优化模型；

（2）利用特征值对控制参数的解析表达，将有约束最优化问题转化为无约束最优化问题；

（3）利用特征值对控制参数的灵敏度解析表达建立求解优化模型的迭代算式；

（4）求解包含小干扰稳定约束的优化模型，得到优化后的动态和稳态运行控制参数，计算无功优化和小干扰稳定的最终性能指标。

优选为，所述步骤（1）包括：采用非线性规划法建立联合优化模型，选取系统有功网损和无功补偿量作为目标函数，节点功率平衡方程式作为等式约束，节点无功约束、节点电压约束、系统状态矩阵特征根约束和PSS参数取值范围约束作为不等式约束。

优选为，所述步骤（2）包括：采用拉格朗日乘子法处理等式约束，采用外罚函数法处理不等式约束，其中特征根越界的惩罚项利用了特征值对控制参数的解析表达，采用以上方法将有约束的非线性规划问题转化为无约束的非线性规划问题。

优选为，所述步骤（3）包括：采用拟牛顿法求解包含小干扰稳定约束的优化模型，利用特征值对控制参数的灵敏度解析表达建立迭代算式。