【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，屬于電網(wǎng)無功控制領(lǐng)域
技術(shù)介紹
1、電網(wǎng)無功優(yōu)化是提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性與經(jīng)濟性的重要手段，合理配置無功功率能夠減少電網(wǎng)的有功損耗，降低無功調(diào)度成本，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善電壓質(zhì)量。隨著可再生能源和分布式能源的大規(guī)模接入以及電力需求的日益增長，電壓和無功功率的管理變得尤為重要。電網(wǎng)分區(qū)優(yōu)化是無功設(shè)備精細化調(diào)度的基礎(chǔ)，對于確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和提高電能質(zhì)量至關(guān)重要。
2、本專利技術(shù)在現(xiàn)有電網(wǎng)框架下，從節(jié)點間的無功電壓靈敏度以及分區(qū)無功裕度兩個方面對電網(wǎng)進行分區(qū)，并將兩種分區(qū)結(jié)果整合，以此為基礎(chǔ)對電網(wǎng)進行優(yōu)化，實現(xiàn)無功設(shè)備精細化調(diào)度，對于確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和提高電能質(zhì)量具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提出一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法。包括以下步驟：
2、(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。獲取電網(wǎng)無功設(shè)備無功功率補償能力數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測電網(wǎng)節(jié)點電壓是否越限，是則基于電網(wǎng)歷史運行功率數(shù)據(jù)或?qū)崟r測量的功率數(shù)據(jù)確認(rèn)當(dāng)前電網(wǎng)運行功率情況，并跳轉(zhuǎn)步驟(2)，否則繼續(xù)監(jiān)測節(jié)點電壓。
3、(2)計算拓展型無功電壓靈敏度矩陣。依照電網(wǎng)功率數(shù)據(jù)，計算電網(wǎng)各pq節(jié)點間的無功電壓靈敏度，之后將pv節(jié)點逐一視為pq節(jié)點計算對應(yīng)無功電壓靈敏度，進而得到包含除平衡節(jié)點外的所有節(jié)點的拓展型無功電壓靈敏度矩陣。
4、(3)基于模塊度的首層分區(qū)。通過拓展型無功
5、(4)基于區(qū)域無功裕度的次層分區(qū)。依照無功設(shè)備的無功功率補償能力，構(gòu)造區(qū)域無功裕度指標(biāo)，結(jié)合電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用改進kmeans算法進行聚類。重復(fù)若干次得到多個分區(qū)結(jié)果。
6、(5)雙層分區(qū)結(jié)合。構(gòu)造分區(qū)相似性指標(biāo)，計算步驟(3)與步驟(4)中分區(qū)結(jié)果的相似性，取步驟(4)中與步驟(3)結(jié)果相似性最高的分區(qū)結(jié)果，構(gòu)造各節(jié)點分區(qū)相似性矩陣，采用凝聚聚類將兩個分區(qū)結(jié)果整合。本專利技術(shù)的優(yōu)點在于將無功裕度與無功電壓靈敏度融入到電網(wǎng)分區(qū)領(lǐng)域，合理分配電網(wǎng)分區(qū)后各區(qū)域無功裕度，提高區(qū)域無功電壓控制能力。
7、(6)分區(qū)優(yōu)化。判斷電壓越限節(jié)點所在區(qū)域，調(diào)度區(qū)域內(nèi)無功源進行優(yōu)化。
8、進一步的，所述步驟(1)中當(dāng)前電網(wǎng)運行功率情況的確認(rèn)。由于本專利技術(shù)對電網(wǎng)的分區(qū)是基于系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)下的，不同運行狀態(tài)下所得分區(qū)結(jié)果會有不同，故需要獲取電網(wǎng)當(dāng)前的運行功率參數(shù)。功率參數(shù)確定方式如下：
9、若采用歷史運行數(shù)據(jù)，則將每日功率數(shù)據(jù)按照一小時一時段劃分，取當(dāng)前時段過去30日歷史功率數(shù)據(jù)，并按下方公式(1)(2)處理。
10、????????????????????(1)
11、???????????????????(2)
12、其中：與為處理得到的功率數(shù)據(jù)，視為時段電網(wǎng)功率；與分別為電網(wǎng)過去一周與過去一月的時段有功功率的均值；與為電網(wǎng)過去一周與過去一月的時段無功功率的均值；與為權(quán)重系數(shù)，，。
13、取均值作為當(dāng)前時段電網(wǎng)功率；若采用實時測量的功率數(shù)據(jù)，則將過去30分鐘內(nèi)功率數(shù)據(jù)取均值，作為電器電網(wǎng)功率數(shù)據(jù)。
14、進一步的，所述步驟(2)中拓展型無功電壓靈敏度矩陣的計算。靈敏度矩陣能夠直觀反應(yīng)節(jié)點間的耦合關(guān)系，是本專利技術(shù)對電網(wǎng)分區(qū)的重要依據(jù)。拓展型無功電壓靈敏度矩陣的計算方式如下：
15、首先計算pq節(jié)點的無功電壓靈敏度矩陣。采用牛頓法進行計算電網(wǎng)潮流分布，取最后一次迭代過程中的功率修正方程，其表達式如公式(3)所示：
16、??????(3)
17、其中：為雅可比矩陣，能夠表明來說明功率與節(jié)點電壓之間的偏導(dǎo)關(guān)系；與分別表示節(jié)點注入有功功率、無功功率的偏差矩陣；與分別表示節(jié)點電壓相角、電壓幅值的變化矩陣。
18、對上式求逆得到靈敏度矩陣：
19、??????(4)
20、其中：為靈敏度矩陣；與分別表示有功電壓、無功電壓靈敏度因子，用來說明系統(tǒng)節(jié)點的功率變化導(dǎo)致節(jié)點電壓發(fā)生變化；與則反映系統(tǒng)節(jié)點功率變化導(dǎo)致的電壓相角變化。
21、電網(wǎng)節(jié)點電壓變化量與有功、無功變化量和的關(guān)系可表示為：
22、??????????????????????(5)
23、其中：，
24、忽略公式(5)中有功對電壓變化的影響，獲得pq節(jié)點的無功電壓靈敏度矩陣：
25、???????????????????????(6)
26、計算pv節(jié)點的無功電壓靈敏度矩陣。pv節(jié)點具有維持自身電壓的能力，因此定義廣義無功電壓靈敏度，體現(xiàn)pv節(jié)點與其余節(jié)點間的耦合特性。廣義無功電壓靈敏度定義如下：針對某一pv節(jié)點，以相同電氣特性的pq節(jié)點替換該節(jié)點，電網(wǎng)其余節(jié)點無功功率變化在該節(jié)點上引起的電壓變化。計算過程如下：
27、將需計算無功電壓靈敏度的pv節(jié)點視為pq節(jié)點，計算全網(wǎng)潮流，采用上述計算pq節(jié)點的無功電壓靈敏度的方式可得到該節(jié)點的無功電壓靈敏度。將剩余pv節(jié)點逐一視為pq節(jié)點計算對應(yīng)無功電壓靈敏度。
28、將pq節(jié)點的無功電壓靈敏度與pv節(jié)點無功電壓靈敏度整合，得到拓展型無功電壓靈敏度矩陣：
29、???????????????????(7)
30、其中：與分別為pq節(jié)點、pv節(jié)點數(shù)量；矩陣中元素意為pq節(jié)點i對pq節(jié)點j的無功電壓靈敏度；矩陣中元素意為pq節(jié)點i對pv節(jié)點j的無功電壓靈敏度；矩陣中元素意為pv節(jié)點i對pq節(jié)點j的無功電壓靈敏度；矩陣中元素意為pv節(jié)點i對pv節(jié)點j的無功電壓靈敏度。
31、進一步的，所述步驟(3)中模塊度函數(shù)的構(gòu)造。模塊度函數(shù)定義如下：
32、?????????????????(8)
33、??????????????????????????(9)
34、????????????????????????(10)
35、????????????????????????(11)
36、其中：與為拓展型無功電壓靈敏度矩陣中第行列以及行列的兩個元素；為連接節(jié)點和節(jié)點間的連接權(quán)；表示網(wǎng)絡(luò)中所有邊的權(quán)重之和；若節(jié)點與節(jié)點在同一分區(qū)，則，否則。
37、進一步的，所述步驟(3)采用改進k-means的基于模塊度的電網(wǎng)分區(qū)方法。模塊度指標(biāo)的計算需要知道全體節(jié)點的分區(qū)情況，傳統(tǒng)的k-means算法不適用，需要對其迭代過程進行改進。改進k-means算法對基于模塊度的電網(wǎng)分區(qū)步驟如下：
38、①選取初始分區(qū)點。由專家指導(dǎo)確定分區(qū)目標(biāo)數(shù)量。隨機選取個節(jié)點，計算節(jié)點間連接權(quán)之和作為判斷依據(jù)。進行若干次隨機選擇，取其中連接權(quán)之和最低的一組隨機節(jié)點作為初始分區(qū)點。
39、②節(jié)點分區(qū)迭代。分別計算剩余節(jié)點并入不同本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，包含以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(1)中當(dāng)前電網(wǎng)運行功率情況的確認(rèn)：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(2)中拓展型無功電壓靈敏度矩陣的計算：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(3)中模塊度函數(shù)的構(gòu)造：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(3)采用改進K-means的基于模塊度的電網(wǎng)分區(qū)方法：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(4)區(qū)域無功裕度指標(biāo)的定義：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(4)采用改進K-means的基于區(qū)域無功裕度的電網(wǎng)分區(qū)方法：<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，包含以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(1)中當(dāng)前電網(wǎng)運行功率情況的確認(rèn)：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(2)中拓展型無功電壓靈敏度矩陣的計算：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(3)中模塊度函數(shù)的構(gòu)造：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及區(qū)域電壓控制能力的電網(wǎng)動態(tài)雙層分區(qū)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(3)采用...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喬榮飛，秦昌龍，戴振亞，闞常濤，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。