[发明专利]一种超特高压电网串补度的优化方法

摘要

本发明涉及一种超特高压电网串补度的优化方法，包括串补度控制范围计算、串补方案筛选和串补度优化；串补度控制范围计算方法，依据不同串补度下的交流外送通道输电能力、系统无功补偿容量及过电压限制，提出满足技术条件约束的串补度控制上下限。串补方案筛选，选择满足串补度控制范围的串补方案。串补度优化，是指采用多目标优化与特定目标优化算法，求取最优串补度方案。本发明解决了超特高压电网采用怎样的串补度以实现技术经济优化的问题。通过形成各串补度方案的多目标优化函数与特定目标优化函数，根据目标函数取最大值时所对应的函数序列，可以确定电网最优串补度。

主权项

1.一种超特高压电网串补度的优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：(1)确定串补度控制范围；(2)筛选串补方案；(3)串补度优化；所述步骤(1)的确定串补度控制范围包括下述步骤：步骤1：确定满足输电能力目标的串补度控制下限IL；步骤2：确定受无功补偿容量限制的串补度控制上限IU1；步骤3：确定受工频过电压限制的串补度控制上限IU2；步骤4：确定受操作过电压限制的串补度控制上限IU3步骤5：确定电网的串补度控制范围I＝{IL,Min(IU1,IU2,IU3)}；所述步骤1中，采用电力系统分析软件计算不同串补度下的稳定极限，确定满足输电能力目标的串补度下限IL；所述步骤2中，开展串补变电站无功需求分析：计算不同串补度下相关变电站最大感性及容性无功需求，以变电站内低压无功补偿容量为约束条件，确定串补度控制上限IU1；变电站无功需求计算表达式如下式①所示：式中：Ql为该变电站所有进线或出线的无功需求之和，Qt为站内变压器的无功需求；计算容性无功需求时，有：Qt＝Pt2Xt  ③；计算感性无功需求时，有：Qt＝‑Pt2Xt  ⑤；式中：Pi为第i条进线或出线流过的有功功率，Qsh,i为第i条进线或出线高抗容量，Qc,i为第i条进线或出线充电功率；Xi为第i条进线或出线电抗，Pt为变电站下网有功功率，Xt为变压器电抗；变电站最大感性及容性无功需求分别在空载方式及极限潮流方式下求得；所述步骤3中，开展工频稳态过电压分析：采用长线路分布参数计算串补线路沿线电压分布，以电网工频电压控制上限为约束条件，确定串补度控制上限IU2；采用长线路分布参数的输电线路视为二端口网络；该二端口网络输入输出关系为，式中：分别为线路始端及末端的电压，分别为线路始端及末端的电流，的参考方向均以流入二端口为正；波阻抗ZC和传播常数γ的计算公式分别如下式⑦和⑧所示：式中：z0为单位长度阻抗，y0为单位长度导纳，α为衰减常数，β为相位系数；设传输矩阵T为，若目标线路由不同参数的多段线路构成，则第j段线路的传输矩阵Tj根据式⑨计算；设线路总传输矩阵为Ttotal，则有：以线路末端电压电流为边界条件，利用第j段线路的传输矩阵T_j及总传输矩阵T_total，即得到沿线电压分布情况；所述步骤4中，开展各类操作过电压分析：包括合闸、单相重合闸、接地故障及清除和甩负荷分闸类型操作过电压分析，以电网操作电压控制上限为约束条件，确定串补度控制上限IU3；所述步骤(3)的串补度优化包括下述步骤：<1>在串补度控制范围内将各目标函数取值归一化处理；<2>确定初筛方案集中串补方案下的多目标及特定目标函数取值；<3>选择初筛方案集中的一个串补方案，并判断其是否使得多目标函数取最大值；<4>判断串补方案是否使得特定目标函数取最大值；<5>判断初筛方案集是否搜索完毕；所述步骤<1>中，在串补度控制范围内将各目标函数取值归一化处理，使其取值在0～1范围内，且目标效果优劣与数值大小呈现正相关，得到f1(i)……fm(i)；所述目标函数包括：1)交流通道的输电能力；2)最严重工况下系统无功容量需求；3)最严重工况下串补装设线路上的工频过电压；4)最严重工况下串补装设线路上的操作过电压；5)串补装置的平均投资效益；所述步骤<2>中，以f1(i)……fm(i)赋权累加和f(i)作为串补方案i综合评估的结果，多目标函数优化使得f(i)取得最大值；特定目标函数优化是指在串补度控制范围内使得某一目标函数取值最大；所述步骤<3>中，若串补方案使得多目标函数取最大值，则输出多目标最优串补方案；否则，进行步骤<4>；设fm(i)＝func(i)，当i取不同的数值时，求得串补度控制范围内的目标函数序列f1(1)……fm(n)；其中，m为串补度优化目标函数的个数，n为所求得目标函数序列中的串补方案的个数；进而求得对应每个串补方案下的优化目标函数总和：f(1)＝k1f1(1)+k2f2(1)+……kmfm(1)；f(2)＝k1f1(2)+k2f2(2)+……kmfm(2)；……f(n)＝k1fm(n)+k2fm(n)+……kmfm(n)；其中，k1……km为各目标函数的权重；当取k1＝k2＝……km时，即为多目标函数优化的串补度优化策略；目标函数取最大值时所对应的优化目标函数序列f1(1)……fm(n)；所述步骤<4>中，若串补方案使得特定目标函数取最大值，则输出特定目标最优串补方案；否则，进行步骤<5>；当取某目标函数权重系数kx远远大于其它系数k时，则为特定目标函数优化的串补度优化策略；所述步骤<5>中，若初筛方案集搜索完毕，则结束流程；否则，返回步骤<3>。