一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法技術

本發明專利技術涉及一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，屬于電網運行技術領域，分析了SVG和同步調相機對系統電網強度指標計算的影響，建立了SVG和同步調相機設備對于電網強度指標的靈敏度量化關系；針對新能源集群弱電網系統，從保證新能源接入下的電網強度約束出發，建立了考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行模型。所提多類型無功補償優化運行方法，可同時兼顧系統電網強度要求與電壓穩定目標。壓穩定目標。壓穩定目標。

【技術實現步驟摘要】
一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法


[0001]本專利技術屬于電網運行
，具體涉及一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法。

技術介紹

[0002][0003]在新能源集群規模不斷增長的情況下，電網短路容量、新能源設備運行短路比下降，新能源設備間以及設備與電網的耦合加劇，電網安全穩定運行風險增加，例如青豫、祁紹、陜武直流送端新能源暫態過電壓問題。該穩定問題與電網強度、新能源運行特性、無功補償設備運行特性緊密相關，研究考慮電網強度約束的無功補償優化運行方法，能夠適應新能源集群弱電網這一場景對系統強度的要求，從而促進新能源集群弱電網系統穩定運行。
[0004]目前國內外針對電壓波動問題開展了大量有關無功優化運行方法的研究。最初的研究主要聚焦于大規模新能源接入對電壓穩定性的影響機理；隨后部分學者針對大規模風電集中接入弱電網，探討了抑制暫態電壓偏移越限的無功電壓緊急控制措施；還有一部分學者開展了以提升電網穩定性為目標的無功補償配置研究。但這些研究均只考慮了單一的電壓穩定的目標，沒有考慮新能源集群弱電網場景下對系統強度的要求，且以提升新能源集群并網強度為目標的多類型無功優化運行方面的研究較少。
[0005]因此，現階段需設計一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，來解決以上問題。

技術實現思路

[0006]本專利技術目的在于提供一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，用于解決上述現有技術中存在的技術問題，只考慮了單一的電壓穩定的目標，沒有考慮新能源集群弱電網場景下對系統強度的要求，且以提升新能源集群并網強度為目標的多類型無功優化運行方面的研究較少。
[0007]為實現上述目的，本專利技術的技術方案是：
[0008]一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，包括以下步驟：
[0009]S1：建立系統電網強度評價指標；
[0010]S2：建立SVG和同步調相機對于電網強度指標的靈敏度量化關系；
[0011]S3：建立多類型無功補償優化運行方法目標函數模型；
[0012]S4：建立多類型無功補償優化運行方法運行約束模型；
[0013]S5：采用遺傳算法對考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行模型進行求解。
[0014]進一步的，步驟S1具體如下：
[0015]系統電網強度評價指標計算方法如下：
[0016][0017]其中，表示新能源并網點i的電網強度指標值；表示新能源并網點i的短路容量；
[0018]分別表示新能源并網點i、j的視在功率，其有功功率為并網點i、j的新能源有功出力值，無功功率為并網點i、j所安裝的無功補償裝置的無功出力值；表示新能源并網點i、j間的相互影響因子；分別表示新能源并網點i、j間互阻抗與新能源并網點i的自阻抗，通過系統網絡參數獲得。
[0019]進一步的，步驟S2中SVG對于電網強度指標的靈敏度量化關系為將SVG作為單獨電源參與電網強度指標計算，即安裝SVG節點的無功出力值為jQ
svg
。
[0020]進一步的，步驟S2中同步調相機對于電網強度指標的靈敏度量化關系為將同步調相機等值為含感性內阻抗的電壓源，其中X
sc
表示同步調相機電抗參數的標幺值，調相機作為無功源，應將其作為電源點參與電網強度指標的計算，其無功出力為jQ
sc
；同步調相機接入系統后對系統導納影響如下：
[0021][0022]其中，Y
ii,old
、Y
ii,new
分別表示調相機接入前后母線i處的自導納。
[0023]進一步的，步驟S3中多類型無功補償優化運行方法目標函數包括電網強度最大化目標函數和電壓偏差最小化目標函數；
[0024]電網強度最大化目標函數包括新能源并網點電壓大于1且新能源并網點電網強度指標小于2時，建立電網強度不足懲罰指標ΔK，即電網強度最大化目標函數轉化為最小化電網強度不足懲罰指標ΔK；最小化電網強度不足懲罰指標ΔK目標函數F1表示如下：
[0025][0026][0027]其中，N表示新能源并網點數；ΔK
i
表示新能源并網點i處電網強度不足懲罰指標值；U
i
表示新能源并網點i處的電壓；表示新能源并網點i處的電網強度指標值；
[0028]電壓偏差最小化目標函數F2包括系統所有節點電壓與1差的絕對值之和最小；表達式如下：
[0029][0030]ΔU
i
＝|U
i
?
1|
[0031]其中，M表示系統所有節點總數；ΔU
i
表示系統節點i電壓偏差；U
i
表示系統節點i處的電壓；
[0032]所述多類型無功補償優化運行方法目標函數模型表達式如下：
[0033]F＝min F1+F2。
[0034]進一步的，步驟S4中多類型無功補償優化運行方法運行約束模型包括有功平衡約束、無功平衡約束、電壓約束、無功補償設備運行約束。
[0035]進一步的，有功平衡約束、無功平衡約束包括以系統各節點有功和無功平衡作為等式約束，即：
[0036][0037]其中，P
i,t
、Q
i,t
、P
Li,t
、、Q
Li,t
、、Q
SVGi,t
、、Q
SCi,t
分別表示t時刻節點i電源有功出力、電源無功出力、負荷有功、負荷無功、SVG發出無功、調相機發出無功；U
i,t
、U
j,t
分別表示t時刻節點i、j的電壓幅值；G
ij,t
、B
ij,t
分別表示t時刻節點導納矩陣的實部和虛部；M表示系統節點總數。
[0038]進一步的，電壓約束包括各節點電壓幅值不能高于電壓幅值上限值，不能小于電壓幅值下限值，表達式如下：
[0039][0040]其中，U
i,t
表示t時刻節點i的電壓幅值；分別表示節點i電壓幅值的下限值和上限值。
[0041]進一步的，無功補償設備運行約束包括所安裝的SVG和同步調相機無功出力范圍約束，表達式如下：
[0042][0043][0044]其中，Q
SVGi,t
表示t時刻節點i處SVG所發無功；分別表示節點i所安裝SVG無功出力下限值、SVG無功出力上限值；Q
SCi,t
表示t時刻i節點同步調相機所發無功；表示節點i同步調相機無功出力上限值。
[0045]進一步的，步驟S5具體如下：
[0046]1)輸入系統網絡參數，包括系統中的線路、變壓器、同步調相機、同步發電機次暫態電抗、負荷恒阻抗，計算系統導納矩陣Y；對導納矩陣求逆獲得系統阻抗矩陣Z；
[0047]2)將SVG和同步調相機的無功出力作為控制變量，進行遺傳本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：建立系統電網強度評價指標；S2：建立SVG和同步調相機對于電網強度指標的靈敏度量化關系；S3：建立多類型無功補償優化運行方法目標函數模型；S4：建立多類型無功補償優化運行方法運行約束模型；S5：采用遺傳算法對考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行模型進行求解。2.根據權利要求1所述的一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，其特征在于，步驟S1具體如下：系統電網強度評價指標計算方法如下：其中，表示新能源并網點i的電網強度指標值；表示新能源并網點i的短路容量；分別表示新能源并網點i、j的視在功率，其有功功率為并網點i、j的新能源有功出力值，無功功率為并網點i、j所安裝的無功補償裝置的無功出力值；表示新能源并網點i、j間的相互影響因子；分別表示新能源并網點i、j間互阻抗與新能源并網點i的自阻抗，通過系統網絡參數獲得。3.根據權利要求2所述的一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，其特征在于，步驟S2中SVG對于電網強度指標的靈敏度量化關系為將SVG作為單獨電源參與電網強度指標計算，即安裝SVG節點的無功出力值為jQ
svg
。4.根據權利要求3所述的一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，其特征在于，步驟S2中同步調相機對于電網強度指標的靈敏度量化關系為將同步調相機等值為含感性內阻抗的電壓源，其中X
sc
表示同步調相機電抗參數的標幺值，調相機作為無功源，應將其作為電源點參與系統電網強度指標的計算，其無功出力為jQ
sc
；同步調相機接入系統后對系統導納影響如下：其中，Y
ii,old
、Y
ii,new
分別表示調相機接入前后母線i處的自導納。5.根據權利要求4所述的一種考慮電網強度約束的多類型無功補償優化運行方法，其特征在于，步驟S3中多類型無功補償優化運行方法目標函數包括電網強度最大化目標函數和電壓偏差最小化目標函數；電網強度最大化目標函數包括新能源并網點電壓大于1且新能源并網點電網強度指標小于2時，建立電網強度不足懲罰指標ΔK，即電網強度最大化目標函數轉化為最小化電網
強度不足懲罰指標ΔK；最小化電網強度不足懲罰指標ΔK目標函數F1表示如下：強度不足懲罰指標ΔK；最小化電網強度不足懲罰指標ΔK目標函數F1表示如下：其中，N表示新能源并網點數；ΔK
i
表示新能源并網點i處電網強度不足懲罰指標值；U
i
表示新能源并網點i處的電壓；表示新能源并網點i處的電網強度指標值；電壓偏差最小化目標函數F2包括系統所有節點電壓與1差的絕對值之和最小；表達式如下：ΔU
i
＝|U
i
?
1|其中，M表示系統所有節點總數；ΔU
i
表示系統節點i電壓偏差；U
i
表示系統節點i處的電壓；所述多類型無功補償優化運行方法目標函數模型表達式如下：F＝min F1+...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海波，曲立楠，張紅穎，秦建茹，葛路明，賈一超，孫誼媊，王衡，李渝，郭建峰，馬麗亞，郭小龍，亢朋朋，蘇常勝，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院有限公司國網新疆電力有限公司，
類型：發明
國別省市：