[发明专利]基于无功-有功网损分区集合域的电压协调控制方法

说明书

一种基于无功‑有功网损分区集合域的电压协调控制方法，属于电力系统分析、运行与控制技术领域。本发明的目的是根据模块度函数模型，对系统进行无功功率‑电压灵敏度权重分区和有功网损‑电压灵敏度权重分区，提出集合域的概念，再利用提出的无功支撑能力指标进行集合域分区合理性判断的基于无功‑有功网损分区集合域的电压协调控制方法。本发明步骤是：无功功率‑电压、有功网损‑电压灵敏度的求取，基于灵敏度的权重，建立模块度函数模型，建立无功支撑能力指标，对于含有N个节点的电力系统网络，利用改进的模块度函数模型进行分区。本发明提出的集合域无功支撑能力指标，保证了分区内可调节无功补偿装置对负荷节点电压的调控能力，快速判断分区合理性。

技术领域

本发明属于电力系统分析、运行与控制技术领域。

背景技术

随着电力工业的高速发展，我国电力网络已成为世界上规模最大、层次和特性最复杂的网络系统之一。研究电力网络的复杂分层分布结构及强耦合性，进而解决新形势下超大规模电网安全监护和优化控制问题，是当前电力系统研究的一个难点和热点。无功电压控制是电网安全控制的重要组成部分，对于保证系统运行的稳定性和经济性有重要意义。而随着电网规模的逐渐增加，利用无功的本地平衡特性，根据一定的规则对其进行无功分区也显得日益重要。

在现有研究中，解决无功缺额、节点电压越限问题，而不改变电网结构的主要方法有：调节变压器分接头、限制有功功率、安装电抗器等。但由于越来越多的分布广泛的新能源发电系统接入，使得系统中控制节点增多，如果继续采取上述方法，会导致有功网损变大，甚至影响控制方式的实时性。利用无功补偿就地平衡的特性，亟需对系统进行节点分区，缩小无功补偿装置的搜索范围，进行无功-电压精确调节。节点分区是基于分区的特点进行划分的，其特点是：区域内节点强耦合，区域外节点弱耦合。从而形成内部可以独立运行，外部相互协调的分区工作组。目前的分区方法有：1)由用户指定分区数目的基于聚类的K均值算法、利用社区网络挖掘法、利用配电网结构图论法等，这些方法都未考虑无功就地平衡问题。2)分区多目标算法如：上下层分区改进多目标优化算法、3阶段启发式优化算法对进线高压配电网分区优化等，这些算法并未涉及到系统内由于无功调节而导致增加的有功网损。

发明内容

本发明的目的是根据模块度函数模型，对系统进行无功功率-电压灵敏度权重分区和有功网损-电压灵敏度权重分区，提出集合域的概念，再利用提出的无功支撑能力指标进行集合域分区合理性判断的基于无功-有功网损分区集合域的电压协调控制方法。

本发明步骤是：

S1、无功功率-电压、有功网损-电压灵敏度的求取

设节点总数为N，其中包含可以提供无功功率的无功节点集合{G}与负荷节点{L}，系统包含以上节点的控制模型为：

式中H、N、J、L分别为控制矩阵中的元素，ΔQ_G为无功节点无功功率变化量，ΔQ_L为负荷节点无功功率变化量，ΔU_G为无功节点电压幅值变化量，ΔU_L为负荷节点电压变化量；

若节点既为无功节点，又为负荷节点，则式(1)为：

[ΔQ_G]＝[H_GG L_LL][ΔU_L]   (2)

假定负荷节点的注入无功功率不变，即：ΔQ_L＝0，由式(1)消去无功节点电压变化量ΔU_G，得负荷i节点单位电压幅值与无功j节点无功变化量之间的灵敏度表达式为：

节点电压幅值变化量表示为：

ΔU＝S_QU,ijΔQ   (4)