[发明专利]一种基于多馈入短路比的动态无功补偿选点方法

摘要

本发明提供一种基于多馈入短路比的动态无功补偿选点方法，包括以下步骤：建立雅可比矩阵并求解电压影响因子；根据电压影响因子确定多馈入短路比；建立各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数和对应的约束条件；采用遗传算法优选动态无功补偿装置安装点。本发明考虑了多回直流线路之间的交互影响，对于我国直流多馈入地区的动态无功补偿装置安装点的选取提供了有效方法和技术支撑；且考虑了动态过程中各元件响应特性对系统稳定性的影响，选点方法更切合实际，具备工程应用价值；本发明利用遗传算法进行动态选点优化，计算效率高。

主权项

1.一种基于多馈入短路比的动态无功补偿选点方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：建立雅可比矩阵并求解电压影响因子；步骤2：根据电压影响因子确定多馈入短路比；步骤3：建立各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数和对应的约束条件；步骤4：采用遗传算法优选动态无功补偿装置安装点；所述步骤1包括以下步骤：步骤1‑1：考虑动态元件模型，建立功率平衡方程；步骤1‑2：建立雅可比矩阵，并求解电压影响因子；所述步骤1‑1中，动态元件模型包括发电机模型、负荷模型、直流控制模型和动态无功补偿装置模型；所述步骤1‑1中，建立如下功率平衡方程：其中，ΔPi、ΔQi分别表示节点i注入的有功功率变化量和无功功率变化量，PGi、QGi分别表示发电机注入节点i的有功出力和无功出力，PLi、QLi分别表示节点i的有功负荷和无功负荷，PDi表示节点i的直流功率，QDi表示直流滤波电容注入节点i的无功功率，Ui、Uj分别表示节点i、j的电压，QSi表示动态无功补偿装置注入节点i的无功出力，Gij、Bij分别表示节点i、j之间的电导和电纳，θij表示节点i、j之间的电压相角差，i＝1,2,……,n，j＝1,2,……,n，n为节点总数；所述步骤1‑2中，建立如下雅可比矩阵方程：其中，MIIFlk表示母线l相对母线k的电压影响因子，且MIIFlk＝ΔUl/ΔUk，ΔUl表示母线l的电压变化量，ΔUk表示母线k的电压变化量；雅可比矩阵元素Hii、Nii、Mii、Lii按照下式计算：其中，Gii表示节点i的电导，Bii表示节点i的电纳；分别表示为：其中，E″_i表示发电机电势，θ_δi表示E″_i与U_i的相角差，X″_di表示发电机d轴超暂态电抗；若节点i为恒定电流负荷节点，分别表示为：其中，IPi、IQi分别表示恒定电流负荷节点的有功电流和无功电流；若节点i为恒定阻抗负荷节点，分别表示为：其中，Gi、Bi分别表示恒定阻抗负荷节点的电导和电纳；若节点i为直流线路接入节点，分别表示为：其中，I_d表示直流电流，n_t表示六脉动换流器串联个数，k_T表示换流变压器变比，k_γ表示换流变压器等效变比，θ_d表示整流侧的直流换相角或逆变侧的熄弧角，X_c表示等效换相电抗；表示等效功率因数角，且若节点i为动态无功补偿装置安装节点，表示为：其中，Bi表示动态无功补偿安装节点的电纳，且Bi＝‑KΔUi＝‑K(Ui‑Ui0)，ΔUi表示安装动态无功补偿装置前后的电压偏差，Ui0表示动态无功补偿装置安装节点的初始电压，K表示比例系数；所述步骤2中，第p回直流线路的落点为母线l，第q回直流线路的落点为母线k，根据电压影响因子确定多馈入短路比，有：其中，MISCRp′表示第p回直流线路的多馈入短路比，Sl表示母线l的系统短路容量，Pp表示第p回直流线路的功率，Pq表示第q回直流线路的功率，MIIFlk表示母线l相对母线k的电压影响因子，且MIIFlk＝ΔUl/ΔUk，ΔUl表示母线l的电压变化量，ΔUk表示母线k的电压变化量，m表示直流多馈入电网中直流线路的回数；所述步骤3中，建立各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数，有：其中，f表示各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数，表示第p回直流线路的等效权重系数，有：其中，ωp表示第p回直流线路的权重系数，ωq表示第q回直流线路的权重系数，ωp、ωq分别反映第p、q回直流线路对直流多馈入电网中其他直流的影响，有：其中，Zpq表示第p回直流线路换流母线与第q回直流线路换流母线之间的等效阻抗，Zpp表示第p回直流线路换流母线的等效阻抗，Zqq表示第q回直流线路换流母线的等效阻抗；各站点加装动态无功补偿装置效果评价目标函数对应的约束条件如下：其中，P_l、Q_l分别表示母线l的有功功率和无功功率，U_l、U_k分别表示母线l、k的电压，和分别表示母线k的电压上限和下限，G_lk、B_lk分别表示母线l、k之间的电导和电纳，θ_lk表示母线l、k之间的电压相角差，I_k表示母线k的短路电流，表示母线k的短路电流上限，S_r表示支路r的功率，表示支路r的功率上限。