[发明专利]一种限制短路电流的串联电抗器优化配置方法

摘要

本发明提出一种限制短路电流的串联电抗器优化配置方法，该方法将配置串联电抗器的经济成本作为目标函数，其中包括串联电抗器的制造成本和串联电抗器安装及配套设备成本，分别采用经典短流电流计算算法和基于主导不稳定平衡点法求解母线三相短路电流和系统暂态稳定裕度，并为短路电流、暂态稳定裕度和母线电压设定相应的约束条件以满足系统安全运行的要求。本技术方案有效解决了将暂态稳定裕度纳入约束条件后计算过大不可实现问题，从而提出了满足系统运行的限流方案，弥补了国内在这一领域的空白，同时具有较高的经济性和实用价值。

主权项

一种限制短路电流的串联电抗器优化配置方法，其特征是步骤包括：1)计算目标系统母线三相短路电流值，根据母线安装断路器的最大遮断电流，确定超标母线，并设定限流目标；2)建立加装串联电抗器模型的目标系统，将配置串联电抗器总成本设为目标函数，将短路电流、母线电压和系统暂态稳定裕度作为约束变量，设定在系统稳定运行的范围内；其中系统暂态稳定裕度根据基于主导不稳定平衡点法即BCU法快速求得；3)粗略计算超标母线短路电流对与之相连线路阻抗的拟灵敏度，剔除限流效果不佳的线路，并构造线路搜索顺序表；4)根据串抗器对系统暂态稳定性影响的特点，设计筛选策略，选择出需要进行暂态稳定分析的故障线路；5)采用改进分支定界法优化配置串联电抗器，得到满足设定约束条件且总成本最低的串联电抗器配置方案；所述步骤2)中，串联电抗器模型是，假设与超标母线相连的线路上都加装了串联电抗器；当加装串抗器阻抗值Δzij等于0时，表示线路上未配置串抗器；当加装串抗器阻抗值Δzij大于0时，表示线路上配置串抗器，串抗器阻抗为Δzij；对于双回线或三回线，若需加装串联电抗器，则每一回线都需要加装串抗器，且阻抗值必须相同；串抗器模型如公式(1)Min F(x)s.t.G(x)＝0    (1)，H(x)＜0式中，F(x)表示目标函数，G(x)表示等式约束，H(x)表示不等式约束；1.1)目标函数F(x)优化配置串联电抗器包括选择合适的安装地点和相应串抗器阻抗值，通过配置串抗器的总成本来评价配置方案。投入总成本包括串抗器的设备成本和安装成本。串抗器设备成本近似与串抗器的阻抗值成正比，串抗器的安装成本与串抗器的配置数量成正比，则目标函数采用成本系数表示，如式(2)所示： f = g 1 * N CLI + g 2 * Σ i = 0 n x i - - - ( 2 ) , 式中，g1表示单台串抗器安装成本系数，g2表示单位Ω串抗器的制造成本系数，xi表示第i条线路安装的串抗器阻抗值，NCLI表示安装串抗器的台数；实际成本就在成本系数之和的基础上乘以当前单位成本系数的花费：F＝k*f式中，k表示单位成本系数的花费。1.2)等式约束G(x)等式约束条件是指系统状态量满足潮流方程，如式(3)所示： P Gi - P Li - P i ( V , θ ) = 0 Q Gi - Q Li - Q i ( V , θ ) = 0 , 1 ≤ i ≤ N - - - ( 3 ) , 式中，PGi和QGi分别表示i节点发电机输出的有功功率和无功功率，PLi和QLi分别表示i节点负荷有功功率和无功功率，N表示系统节点数；1.3)不等式约束H(x)采用基于BCU法计算暂态稳定裕度，不等式约束表示为式(4)： I sci < I rei 1 ≤ i ≤ N V i min < V i < V i max 1 ≤ i ≤ N Δ V k # k - j ≥ 0 k , j ∈ [ 1 , N ] - - - ( 4 ) , 式中，Irei和Isci分别表示第i个母线的限流目标值和当前短路电流值，Vimin和Vimax分别表示电网正常运行时第i个母线的电压允许最小值和最大值；ΔVk#k‑j≥0表示系统暂态稳定约束，其中ΔVk#k‑j表示k‑j线路k侧母线发生三相短路故障，切除线路k‑j后的系统暂态稳定裕度。