[发明专利]一种基于网络预测方式的动态无功功率‑电压协同控制方法

摘要

本发明公开了一种基于网络预测方式的动态无功功率‑电压协同控制方法，首先，利用广域信息建立电力系统中计及电源侧发电机与电网侧动态无功补偿设备动态电压响应特性的数学模型；其次，以负荷母线电压偏差和控制代价的二次型为目标函数，建立电力系统动态无功功率‑电压的协同控制模型；接着，将电力系统动态无功功率‑电压的协同控制模型转化为二次规划问题；最后，求解二次规划问题，得到电力系统控制向量的最优序列，实现动态无功功率‑电压协同控制；充分利用了高精度的广域信息，较好适应电网运行状态的实时变化；利用网络预测方式，较好的补偿了广域信息的时延，快速得到了一种简单有效的电压协同控制策略，具有良好的推广应用价值和前景。

主权项

一种基于网络预测方式的动态无功功率‑电压协同控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一，利用广域信息建立电力系统中计及电源侧发电机与电网侧动态无功补偿设备动态电压响应特性的数学模型；x·=f(x,y,u)0=g(x,y,u)]]>其中，x、u及y分别为电力系统的状态向量、控制向量和代数向量；电力系统状态向量x包括电源侧同步发电机的q轴暂态电势Ε′q、电网侧同步调相机的q轴暂态电势以Ε′qc及感应电动机的滑差s，即x＝[E′q,E′qc,s]T；电力系统控制向量u包括电源侧同步发电机的励磁电压Ef和电网侧同步调相机的励磁电压Efc，即u＝[Ef,Efc]T电力系统的代数向量y包括电力网络母线电压和功率；步骤二，以负荷母线电压偏差和控制代价的二次型为目标函数，以步骤一所述的模型和变量的设定变化范围为约束条件，建立一种电力系统动态无功功率‑电压的协同控制模型：minJ=12∫t0tm(ΔVlT(t)RΔVl(t)+ΔuT(t)QΔu(t))dt]]>s.t.x·=f(x,y,u)0=g(x,y,u)umin≤u(t)≤umax,t0≤t≤tmymin≤y(t)≤ymax,tf≤t≤tm]]>其中：J为目标函数，t0为扰动发生时刻，tm为结束时刻，tf为控制结束时刻；ΔVl(t)、Δu(t)分别为负荷母线电压偏差向量和控制变量偏差向量；ΔVlT(t)和ΔuT(t)分别为ΔVl(t)、Δu(t)的转置矩阵；矩阵R和Q分别为负荷母线电压偏差加权矩阵和控制代价加权矩阵，均为对角矩阵；umax、umin为电力系统控制向量u的上下限，ymax、ymin为电力系统代数向量y的上下限；步骤三，建立电力系统输出向量预测值和控制向量的关系，并将采样时刻为tk的电力系统动态无功功率‑电压的协同控制模型转化为二次规划问题，如下：其中：Qp＝diag(Q,…,Q)MRp＝diag(R,…,R)N，W为约束系数矩阵，U为约束向量，为采样时刻tk时，参考电压与初始电压的差值向量，Dlvp为预测负荷电压向量与采样时刻tk时控制向量Δupk的关系矩阵；Jk表示采样时刻tk时电压协同控制系统的控制目标，Δupk为采样时刻tk时待求的电压最优控制序列矩阵。步骤四：利用二次规划法求解步骤三所述的二次规划问题，得到电力系统控制向量的最优序列Δu*pk，实现动态无功功率‑电压协同控制。