基于解析靈敏度的電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制方法，本發(fā)明專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制，屬于電力系統(tǒng)安全分析、監(jiān)視與控制領(lǐng)域。它克服了現(xiàn)有技術(shù)需要大量的離線仿真才能得出低壓減載策略的不足。它包括以下步驟：當(dāng)控制區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓出現(xiàn)緊急告警時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，在線生成或調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；依據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)和相關(guān)節(jié)點量測數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的控制節(jié)點集；計算控制節(jié)點集中各節(jié)點對被控節(jié)點的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)；依據(jù)在線生成的控制節(jié)點集及相應(yīng)的靈敏度系數(shù)，建立并求解切負(fù)荷優(yōu)化控制模型，給出相應(yīng)的切負(fù)荷控制策略和控制參量，把控制信號傳遞給各切負(fù)荷地點，實施控制。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制，屬于電力系統(tǒng)安全分析、監(jiān)視與控制領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
近年來，在世界范圍內(nèi)發(fā)生了多起由于電壓失穩(wěn)而引起的大面積停電事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，引起了各國政府和電力公司的高度重視。為了兼顧電力系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)系統(tǒng)節(jié)點電壓持續(xù)降低、系統(tǒng)的功率傳輸能力無法滿足負(fù)荷的功率需求時，在合適的時間和地點切除一定量的負(fù)荷是最直接有效的緊急控制手段。采取低壓切負(fù)荷控制措施，是目前世界各國比較公認(rèn)的解決電壓穩(wěn)定問題的最有效、投資最小的控制方法，通常被用作防止電壓失穩(wěn)的最后一道防線。 傳統(tǒng)的低壓切負(fù)荷控制一般以低壓減載的形式出現(xiàn)，控制策略和措施通常采用離線生成方式，當(dāng)電壓低于某一門檻值時，按照事先確定好的負(fù)荷比例進(jìn)行切除，因此是一種被動式的緊急控制行為。在實際應(yīng)用時，由于各電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行狀況及其特點均不相同，所以低壓減載策略的計算和整定必須結(jié)合實際系統(tǒng)的特點，通過大量的離線仿真才能得出。隨著人們對電壓安全問題認(rèn)識的不斷深入，傳統(tǒng)低壓減載方式的有效性逐漸受到質(zhì)疑。目前已經(jīng)提出多種針對電壓失穩(wěn)的低壓切負(fù)荷方法，如基于模態(tài)分析和奇異值分解的方法、基于局部量測的方法等。本質(zhì)上，這些方法大都可以歸結(jié)為靈敏度方法，區(qū)別主要在于靈敏度指標(biāo)的求解方法不同。這些方法大多需要全網(wǎng)的量測信息，或即使不需要全局信息但結(jié)果往往不準(zhǔn)確或不解析。對于低壓切負(fù)荷控制來說，快速性和準(zhǔn)確性是評價其性能的主要指標(biāo)，用最快的速度計算出能夠保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的最少切負(fù)荷量是其追求的目標(biāo)。本專利技術(shù)將提供一種基于解析靈敏度的電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制方法，具有物理意義明晰、計算速度快、計算結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點，適合在線應(yīng)用，易于被工程技術(shù)人員掌握和接受。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供基于解析靈敏度的電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)需要大量的離線仿真才能得出低壓減載策略的不足。它包括以下步驟一、當(dāng)控制區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓出現(xiàn)緊急告警時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，在線生成或調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、依據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)和相關(guān)節(jié)點量測數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的控制節(jié)點集；三、計算控制節(jié)點集中各節(jié)點對被控節(jié)點的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)；四、依據(jù)在線生成的控制節(jié)點集及相應(yīng)的靈敏度系數(shù)，建立并求解切負(fù)荷優(yōu)化控制模型，給出相應(yīng)的切負(fù)荷控制策略和控制參量，把控制信號傳遞給各切負(fù)荷地點，實施控制。本專利技術(shù)提出的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)，未經(jīng)任何假設(shè)，物理意義明晰，具有解析性，適合在線計算和應(yīng)用，易于被工程人員所掌握和接受。與常規(guī)低壓減載不同，本專利技術(shù)提出的切負(fù)荷控制方法，利用所提出的具有較大創(chuàng)新性的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)，可以在線識別出對提升節(jié)點電壓起關(guān)鍵作用的所有負(fù)荷卸載位置及切負(fù)荷量，增加了切負(fù)荷控制的選擇性和靈活性，從而可以選擇在一些控制靈敏度系數(shù)較大但重要性相對較低的負(fù)荷點執(zhí)行切負(fù)荷控制。附圖說明圖I是IEEE 30節(jié)點測試系統(tǒng)圖。圖2是各節(jié)點對負(fù)荷節(jié)點3的| Zik |計算結(jié)果。圖3是各節(jié)點對負(fù)荷節(jié)點3的切負(fù)荷控制靈敏度計算結(jié)果。圖4是第I輪切負(fù)荷控制對負(fù)荷節(jié)點3的電壓控制效果。圖5是2輪切負(fù)荷控制對負(fù)荷節(jié)點3的電壓控制效果。具體實施例方式具體實施方式一·它包括以下步驟一、當(dāng)控制區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓出現(xiàn)緊急告警時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，在線生成或調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、依據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)和相關(guān)節(jié)點量測數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的控制節(jié)點集；三、計算控制節(jié)點集中各節(jié)點對被控節(jié)點的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)；四、依據(jù)在線生成的控制節(jié)點集及相應(yīng)的靈敏度系數(shù)，建立并求解切負(fù)荷優(yōu)化控制模型，給出相應(yīng)的切負(fù)荷控制策略和控制參量，把控制信號傳遞給各切負(fù)荷地點，實施控制。下面舉一個具體例子，以IEEE 30節(jié)點系統(tǒng)(見圖I)為例進(jìn)行仿真和分析，具體步驟和結(jié)果如下DIEEE 30節(jié)點系統(tǒng)通常在節(jié)點5 (負(fù)荷節(jié)點3，圖中帶箭頭的非發(fā)電機(jī)節(jié)點為負(fù)荷節(jié)點)表現(xiàn)出低電壓和電壓薄弱性，假設(shè)該系統(tǒng)在各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣已經(jīng)離線生成，本專利技術(shù)只需根據(jù)當(dāng)前運行的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣數(shù)據(jù)Z3k (k= 1，···，19)，結(jié)果如圖2所示。2)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣數(shù)據(jù)Z3k，可以初步選定負(fù)荷節(jié)點1-5為控制節(jié)點集；然后依據(jù)相關(guān)節(jié)點量測數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步將控制節(jié)點集縮小為負(fù)荷節(jié)點3-5。這一控制節(jié)點集選擇的正確性，將在下一步的靈敏度系數(shù)計算結(jié)果中被證實。3)計算控制節(jié)點集中各節(jié)點對負(fù)荷節(jié)點3 (被控節(jié)點)的靈敏度系數(shù)，結(jié)果如圖3所示。為了詳細(xì)展示本專利技術(shù)的方法，圖3給出了所有負(fù)荷節(jié)點對負(fù)荷節(jié)點3的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)。對比圖2和圖3可以清楚地看出，|Zik|基本可以替代#/叫作為切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)，從而使切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)的計算可以不依賴于系統(tǒng)的運行狀態(tài)，而只和系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)。本質(zhì)上，控制節(jié)點集應(yīng)該通過切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)來確定；但由于IzikI與切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)之間滿足上述特性，所以本專利技術(shù)采用阻抗矩陣zik對控制節(jié)點集進(jìn)行初篩，這樣即可避免對全局信息的依賴，而且使控制節(jié)點集的離線生成成為可能；此外，也能為PMU的優(yōu)化配置問題提供一個有效的解析模型和方法。結(jié)合圖I可以看出，對節(jié)點5起良好控制作用的負(fù)荷節(jié)點具有明顯的區(qū)域性，僅在與節(jié)點5電氣距離較近的節(jié)點處切負(fù)荷才具有較好的控制作用。同時也可以看出，在節(jié)點5自身切負(fù)荷的控制靈敏度最大。通常，節(jié)點i和節(jié)點k之間的電氣距離越短，Zik越大。因此，阻抗矩陣Z的對角線元素Zii最大，這從理論上解釋了為何切除低電壓節(jié)點自身的負(fù)荷，其控制作用最為明顯。4)針對控制節(jié)點集，將每個控制節(jié)點的最大切負(fù)荷量限定為20MW，各負(fù)荷節(jié)點的切負(fù)荷控制效果如圖4所示。其中橫坐標(biāo)的“O”代表切負(fù)荷控制前的情況，各負(fù)荷節(jié)點的切負(fù)荷控制按其靈敏度大小順序依次執(zhí)行，每一次電壓調(diào)節(jié)均是在前一次切負(fù)荷控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行。從圖4可以看出，靈敏度系數(shù)最大的負(fù)荷節(jié)點(即低電壓節(jié)點自身)的控制作用最為明顯，靈敏度系數(shù)排在第二位的負(fù)荷節(jié)點能起到一定的控制作用，靈敏度系數(shù)排在第三位的負(fù)荷節(jié)點的控制作用比較有限。這一控制結(jié)果和現(xiàn)象與圖3中的靈敏度系數(shù)排序完全一致，所以足以證實了本專利技術(shù)給出的切負(fù)荷控制靈敏度計算模型和方法的正確性。從圖中還可以觀察到另外一個有意義的現(xiàn)象，即靈敏度系數(shù)較大的兩個負(fù)荷節(jié)點的切負(fù)荷控制效果均比較明顯。對于這種情況，負(fù)荷切除位置的確定具有了選擇性和靈活性，切負(fù)荷的位置及其切除量可以根據(jù)負(fù)荷的重要性進(jìn)行選擇和決策。 此外，從圖4還可看出，將最大負(fù)荷量限定為20MW的切負(fù)荷控制，不能使節(jié)點5的電壓恢復(fù)到一個比較理想的水平。為了模擬實際電網(wǎng)低壓切負(fù)荷控制的多輪次特性，圖5給出了兩輪切負(fù)荷控制的效果(其中，切負(fù)荷次數(shù)4-6為第2輪切負(fù)荷控制)。從圖中可以看出，在第2輪切負(fù)荷控制后，節(jié)點5的電壓恢復(fù)到了接近于比較好的水平。下面詳細(xì)解釋本專利技術(shù)所基于的理論基礎(chǔ)，S卩，切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)的理論基礎(chǔ)和推導(dǎo)過程。對于任一電力網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)基爾霍夫定律，可以寫出如下節(jié)點電壓方程 >il[H-Z1,, IpTK = Kil …K11 …Kitn Fa - W Ztn Ii(5) Ui...kU Ui本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
基于解析靈敏度的電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制方法，其特征在于它包括以下步驟：一、當(dāng)控制區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓出現(xiàn)緊急告警時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，在線生成或調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、依據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)和相關(guān)節(jié)點量測數(shù)據(jù)，在線生成相應(yīng)的控制節(jié)點集；三、計算控制節(jié)點集中各節(jié)點對被控節(jié)點的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)；四、依據(jù)在線生成的控制節(jié)點集及相應(yīng)的靈敏度系數(shù)，建立并求解切負(fù)荷優(yōu)化控制模型，給出相應(yīng)的切負(fù)荷控制策略和控制參量，把控制信號傳遞給各切負(fù)荷地點，實施控制。
【技術(shù)特征摘要】
1.基于解析靈敏度的電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制方法，其特征在于它包括以下步驟一、當(dāng)控制區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓出現(xiàn)緊急告警時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況，在線生成或調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)；二、依據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)和相關(guān)節(jié)點量測數(shù)據(jù)，在線生成相應(yīng)的控制節(jié)點集；三、計算控制節(jié)點集中各節(jié)點對被控節(jié)點的切負(fù)荷控制靈敏度系數(shù)；四、依據(jù)在線生成的控制節(jié)點集及相應(yīng)的靈敏度系數(shù)，建立并求解切負(fù)荷優(yōu)化控制模型，給出相應(yīng)的切負(fù)荷控制策略和控制參量，把控制信號傳遞給各切負(fù)荷地點，實施控制。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于解析靈敏度的電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制方法，其特征在于在步驟一中，與被控節(jié)點相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)采用在線生成方式產(chǎn)生，或采用離線生成、在線調(diào)用的方式產(chǎn)生。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于解析靈敏度的電力系統(tǒng)低壓切負(fù)荷優(yōu)化控制方法，其特征在于第二步驟中，依據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣參數(shù)和相關(guān)節(jié)點量測數(shù)據(jù)，在線生成...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：牟曉明，李衛(wèi)星，李志民，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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