CN102545230A - 一种电压越限调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统控制技术领域中的一种电压越限调整方法。包括：获取潮流断面数据，确定参与电压调节的节点；根据潮流断面数据计算电力系统的潮流分布，得到每个节点的电压；对每个参与电压调节的节点进行校核，确定电压越限节点和电压越限值最大的电压越限节点，记为节点N^*；对节点N^*进行灵敏度分析，计算所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵，确定参与电压调节的调节设备；建立综合灵敏度方程，并计算各个参与电压调节的调节设备的调整量；根据调整量调整每个参与电压调节的调节设备；计算调整后各个节点电压；如果不存在电压越限节点，则调整结束。本发明能够快速、精确计算可调设备的调节容量，提高电力系统的安全性和可靠性。

Description

一种电压越限调整方法

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，尤其涉及一种电压越限调整方法。

背景技术

电力系统实际运行过程中，可能会出现电压越限情况。如果电压偏低，会使电力传输过程中损耗增大，并且长时间电压偏低可能危及系统稳定性；如果电压偏高，会破坏绝缘，超高压线路的电晕损耗也会增加。因此，应及时采取合理的调压方式对越限节点电压进行调整，以保证电力系统的安全稳定运行。常用的调压措施包括调整并联无功补偿设备、调节发电机的无功出力和调整有载调压变压器的变比等。电压校正算法主要有最优潮流法和灵敏度方法，其中灵敏度方法采用局部线性化的方法，直接求解控制变量和被控节点电压之间的数量关系，选取部分机组进行控制，计算简单，从而易于实现快速控制，得到局部最优控制。灵敏度计算中需要计算全部灵敏度矩阵，当系统偏大时，可能影响计算精度。近年来，有的学者引入了稀疏矢量技术，可以大大提高计算速度。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种电压越限调整方法，用于克服现有越限节点电压调整方法存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种电压越限调整方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：获取潮流断面数据，确定电力系统中参与电压调节的节点；

步骤2：根据潮流断面数据计算电力系统的潮流分布，得到每个节点的电压；

步骤3：对每个参与电压调节的节点进行校核，确定电压越限节点，并根据电压越限节点的电压越限值，确定电压越限值最大的电压越限节点，记为节点N^*；

步骤4：对节点N^*进行灵敏度分析，计算所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵，确定参与电压调节的调节设备；

步骤5：根据节点N^*的电压越限值和所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵建立综合灵敏度方程，并根据所述综合灵敏度方程计算各个参与电压调节的调节设备的调整量；

步骤6：根据步骤5计算出的调整量调整每个参与电压调节的调节设备；

步骤7：计算调整后各个节点电压；

步骤8：判断是否存在电压越限节点，如果不存在电压越限节点，则执行步骤10；否则，执行步骤9；

步骤9：判断节点N^*是否仍然是电压越限节点，如果节点N^*仍然是电压越限节点，则返回步骤5；否则返回步骤3；

步骤10：调整结束。

所述步骤3具体是：

步骤31：设定节点的电压限值为0.95≤v₀≤1.05，电压值不在该范围的节点为电压越限节点；

步骤32：计算每个参与电压调节的节点的电压越限值，计算公式为

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{V}_a=V_l-1.05,V_l>1.05\\ {\mathrm{\&Delta;V}}_b=0.95-V_l,V_l<0.95\end{array}\right.$

其中，v_l表示电压越限节点的电压，l＝1，2，…，n，n表示电压越限节点的总数；a＝1，2，…，n_a，n_a表示电压越限节点中电压越上限的节点的总数；b＝1，2，…，n_b，n_b表示电压越限节点中电压越下限的节点的总数；

步骤33：按照电压越限值从小到大的顺序，对参与电压调节的节点进行排序，找出电压越限值最大的电压越限节点，记为节点N^*。

所述步骤4具体是：

步骤41：计算所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵；其中，安装有无功补偿装置的节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵记为R_DD，发电机节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵记为R_DG，有载调压变压器节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵记为R_DT；

步骤42：设定灵敏度阈值为0.1，灵敏度大于0.1的调节设备为参与电压调节的调节设备。

所述步骤5具体是：

步骤51：建立综合灵敏度方程

${\mathrm{\&Delta;V}}_{N^{*}}=\left[\begin{array}{ccc}{R}_{\mathrm{DD}}& R_{\mathrm{DG}}& R_{\mathrm{DT}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{Q}_D\\ \mathrm{\&Delta;}{Q}_G\\ \mathrm{\&Delta;T}\end{array}\right]$

其中，

为节点N^*的电压越限值，R_DD为安装有无功补偿装置的节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵，R_DG为发电机节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵，R_DT为有载调压变压器节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵；ΔQ_D＝[ΔQ_Dr1 ΔQ_Dr2…ΔQ_Dri…]^T，ΔQ_Dri表示参与电压调节的调节设备中的各无功补偿装置需要调节的无功容量，ri＝1，2，...，n_ri，n_ri为参与电压调节的调节设备中的无功补偿装置的总数；ΔQ_G＝[ΔQ_Gr1 ΔQ_Gr2…ΔQ_Grj…]^T，ΔQ_Grj表示参与电压调节的调节设备中的各发电机需要调节的无功容量，rj＝1，2，...，n_rj，n_rj为参与电压调节的调节设备中的发电机的总数；ΔT＝[ΔT_r1 ΔT_r2…ΔT_rk…]^T，ΔT_rk表示参与电压调节的调节设备中的各有载调压变压器接头需要改变的量，rk＝1，2，...，n_rk，n_rk为参与电压调节的调节设备中的有载调压变压器的总数；

步骤52：求解上述综合灵敏度方程，得到参与电压调节的调节设备中的各无功补偿装置需要调节的无功容量、参与电压调节的调节设备中的各发电机需要调节的无功容量和参与电压调节的调节设备中的各有载调压变压器接头需要改变的量。

本发明通过计算参与电压调节的节点对电压越限节点无功电压灵敏度矩阵，能够快速、精确计算响应可调设备的调节容量，保证电压处于要求的范围之内，大大提高电力系统的安全性和可靠性，克服了现有越限节点电压调整方法存在的缺陷。

附图说明

图1是本发明提供的电压越限调整方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是本发明提供的电压越限调整方法流程图。图1中，本发明提供的一种电压越限调整方法包括：

步骤1：获取潮流断面数据，确定电力系统中参与电压调节的节点。

潮流断面数据是各级电网公司都有的数据，可以由电力公司提供，数据格式可以是Excel或者PSASP(Power System Analysis Software Package，电力系统分析综合程序)等。在电力系统中，如果某个节点安装有无功补偿装置、发电机或者有载调压变压器等调节设备，则该节点就是可参与电压调节的节点。

步骤2：根据潮流断面数据计算电力系统的潮流分布，得到每个节点的电压。

根据潮流断面数据计算电力系统的潮流分布是电力公司常用的技术手段，可以通过PSASP实现。在计算电力系统的潮流分布时，可以同时得到系统中每个节点的电压。

步骤3：对每个参与电压调节的节点进行校核，确定电压越限节点，并根据电压越限节点的电压越限值，确定电压越限值最大的电压越限节点，记为节点N^*。上述过程具体为：

步骤31：设定节点v₀的电压限值为0.95≤v₀≤1.05(单位：伏特)，电压值不在该范围的节点为电压越限节点。

步骤32：计算每个参与电压调节的节点的电压越限值，计算公式为

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{V}_a=V_l-1.05,V_l>1.05\\ {\mathrm{\&Delta;V}}_b=0.95-V_l,V_l<0.95\end{array}\right.$

其中，v_l表示电压越限节点的电压，l＝1，2，…，n，n表示电压越限节点的总数；a＝1，2，…，n_a，n_a表示电压越限节点中电压越上限的节点的总数；b＝1，2，…，n_b，n_b表示电压越限节点中电压越下限的节点的总数。

步骤33：按照电压越限值从小到大的顺序，对参与电压调节的节点进行排序，找出电压越限值最大的电压越限节点，记为节点N^*。按照电压越限值从小到大的顺序进行排序后，排在最后的参与电压调节的节点实际上就是电压越限值最大的电压越限节点。

步骤4：对节点N^*进行灵敏度分析，计算所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵，确定参与电压调节的调节设备，其具体过程是：

步骤41：计算所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵。计算参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵，实际是计算各节点的调节设备对节点N^*的电压灵敏度矩阵，本实施例采用稀疏矢量技术，分别计算安装有无功补偿装置的节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵R_DD，发电机节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵R_DG，有载调压变压器节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵R_DT。

步骤42：设定灵敏度阈值为0.1，灵敏度大于0.1的调节设备为参与电压调节的调节设备。

步骤5：根据节点N^*的电压越限值和所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵建立综合灵敏度方程，并根据所述综合灵敏度方程计算各个参与电压调节的调节设备的调整量，其具体过程是：

步骤51：建立综合灵敏度方程

${\mathrm{\&Delta;V}}_{N^{*}}=\left[\begin{array}{ccc}{R}_{\mathrm{DD}}& R_{\mathrm{DG}}& R_{\mathrm{DT}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{Q}_D\\ \mathrm{\&Delta;}{Q}_G\\ \mathrm{\&Delta;T}\end{array}\right]$

其中，

为节点N^*的电压越限值，R_DD为安装有无功补偿装置的节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵，R_DG为发电机节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵，R_DT为有载调压变压器节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵；ΔQ_D＝[ΔQ_Dr1 ΔQ_Dr2…ΔQ_Dri…]^T，ΔQ_Dri表示参与电压调节的调节设备中的各无功补偿装置需要调节的无功容量，ri＝1，2，...，n_ri，n_ri为参与电压调节的调节设备中的无功补偿装置的总数；ΔQ_G＝[ΔQ_Gr1 ΔQ_Gr2…ΔQ_Grj…]^T，ΔQ_Grj表示参与电压调节的调节设备中的各发电机需要调节的无功容量，rj＝1，2，...，n_rj，n_rj为参与电压调节的调节设备中的发电机的总数；ΔT＝[ΔT_r1 ΔT_r2…ΔT_rk…]^T，ΔT_rk表示参与电压调节的调节设备中的各有载调压变压器接头需要改变的量，rk＝1，2，...，n_rk，n_rk为参与电压调节的调节设备中的有载调压变压器的总数。

步骤52：求解上述综合灵敏度方程，得到参与电压调节的调节设备中的各无功补偿装置需要调节的无功容量、参与电压调节的调节设备中的各发电机需要调节的无功容量和参与电压调节的调节设备中的各有载调压变压器接头需要改变的量。

步骤6：根据步骤5计算出的调整量调整每个参与电压调节的调节设备。

步骤5中计算出了参与电压调节的调节设备中的各无功补偿装置需要调节的无功容量、参与电压调节的调节设备中的各发电机需要调节的无功容量和参与电压调节的调节设备中的各有载调压变压器接头需要改变的量，根据此结果对相应地调节设备进行调整即可，具体的调整过程是本领域技术人员常用的技术手段，这里不再赘述。

步骤7：计算调整后各个节点电压。可以依然使用PSASP进行计算。

步骤8：判断是否存在电压越限节点，如果不存在电压越限节点，则执行步骤10；否则，执行步骤9。

步骤9：判断节点N^*是否仍然是电压越限节点，如果节点N^*仍然是电压越限节点，则返回步骤5；否则返回步骤3。

步骤10：调整结束，输出电压校正指令。

本发明提供的可以实用于我国各省级电力系统和地区电力系统的调度自动化系统之中，能够提高系统的安全性和可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种电压越限调整方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：获取潮流断面数据，确定电力系统中参与电压调节的节点；

步骤2：根据潮流断面数据计算电力系统的潮流分布，得到每个节点的电压；

步骤3：对每个参与电压调节的节点进行校核，确定电压越限节点，并根据电压越限节点的电压越限值，确定电压越限值最大的电压越限节点，记为节点N^*；

步骤4：对节点N^*进行灵敏度分析，计算所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵，确定参与电压调节的调节设备；

步骤5：根据节点N^*的电压越限值和所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵建立综合灵敏度方程，并根据所述综合灵敏度方程计算各个参与电压调节的调节设备的调整量；

步骤6：根据步骤5计算出的调整量调整每个参与电压调节的调节设备；

步骤7：计算调整后各个节点电压；

步骤8：判断是否存在电压越限节点，如果不存在电压越限节点，则执行步骤10；否则，执行步骤9；

步骤9：判断节点N^*是否仍然是电压越限节点，如果节点N^*仍然是电压越限节点，则返回步骤5；否则返回步骤3；

步骤10：调整结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤3具体是：

步骤31：设定节点的电压限值为0.95≤v₀≤1.05，电压值不在该范围的节点为电压越限节点；

步骤32：计算每个参与电压调节的节点的电压越限值，计算公式为

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{V}_a=V_l-1.05,V_l>1.05\\ {\mathrm{\&Delta;V}}_b=0.95-V_l,V_l<0.95\end{array}\right.$

其中，v_l表示电压越限节点的电压，l＝1，2，…，n，n表示电压越限节点的总数；a＝1，2，…，n_a，n_a表示电压越限节点中电压越上限的节点的总数；b＝1，2，…，n_b，n_b表示电压越限节点中电压越下限的节点的总数；

步骤33：按照电压越限值从小到大的顺序，对参与电压调节的节点进行排序，找出电压越限值最大的电压越限节点，记为节点N^*。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤4具体是：

步骤41：计算所有参与电压调节的节点对节点N^*的无功电压灵敏度矩阵；其中，安装有无功补偿装置的节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵记为R_DD，发电机节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵记为R_DG，有载调压变压器节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵记为R_DT；

步骤42：设定灵敏度阈值为0.1，灵敏度大于0.1的调节设备为参与电压调节的调节设备。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述步骤5具体是：

步骤51：建立综合灵敏度方程

${\mathrm{\&Delta;V}}_{N^{*}}=\left[\begin{array}{ccc}{R}_{\mathrm{DD}}& R_{\mathrm{DG}}& R_{\mathrm{DT}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{Q}_D\\ \mathrm{\&Delta;}{Q}_G\\ \mathrm{\&Delta;T}\end{array}\right]$

其中，

为节点N^*的电压越限值，R_DD为安装有无功补偿装置的节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵，R_DG为发电机节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵，R_DT为有载调压变压器节点对节点N^*的电压灵敏度矩阵；ΔQ_D＝[ΔQ_Dr1 ΔQ_Dr2…ΔQ_Dri…]^T，ΔQ_Dri表示参与电压调节的调节设备中的各无功补偿装置需要调节的无功容量，ri＝1，2，...，n_ri，n_ri为参与电压调节的调节设备中的无功补偿装置的总数；ΔQ_G＝[ΔQ_Gr1 ΔQ_Gr2…ΔQ_Grj…]^T，ΔQ_Grj表示参与电压调节的调节设备中的各发电机需要调节的无功容量，rj＝1，2，...，n_rj，n_rj为参与电压调节的调节设备中的发电机的总数；ΔT＝[ΔT_r1 ΔT_r2…ΔT_rk…]^T，ΔT_rk表示参与电压调节的调节设备中的各有载调压变压器接头需要改变的量，rk＝1，2，...，n_rk，n_rk为参与电压调节的调节设备中的有载调压变压器的总数；

步骤52：求解上述综合灵敏度方程，得到参与电压调节的调节设备中的各无功补偿装置需要调节的无功容量、参与电压调节的调节设备中的各发电机需要调节的无功容量和参与电压调节的调节设备中的各有载调压变压器接头需要改变的量。

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