CN102664417A - 二级电压控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出二级电压控制方法，包括步骤：将需控制的电网分成M个控制区域；根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵；获取各区域的中枢母线电压相对于本区域和其它区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；建立考虑区域间无功耦合的各个区域二级电压控制模型；基于纳什均衡的思想，进行各个区域的二级电压控制模型的交替迭代求解，得到各个区域的受控发电机无功调节量；根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。本发明还提出二级电压控制装置，不需要额外检测区域间联络线传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功而引起的波动。

Description

二级电压控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电力自动控制领域，特别是涉及二级电压控制方法和装置。 

背景技术

自动电压控制(automatic voltage control)是指在正常运行情况下，通过实时监视电网无功和电压的情况，进行在线优化计算，分层分区域控制电网无功电源和相关设备，优化无功潮流分布，达到电压合格和全网有功损耗最小的目的。具体包括：一级电压控制(primary voltage control)，二级电压控制(secondary voltage control)和三级电压控制(tertiary voltage control)。其中，一级电压控制利用自动电压调节器将发电机机端电压闭环控制在设定值附近；二级电压控制通过修改一级电压控制器的电压设定值来调节受控发电机的无功出力，从而将中枢母线电压闭环控制在设定值附近；三级电压控制以全网有功损耗最小为目标，给出各个控制区域的中枢母线电压设定值，为二级电压控制提供设定值。 

目前，国内外考虑区域间耦合作用的二级电压控制设计方法还是比较少，主要是求取中枢母线电压相对于联络线传输无功功率的灵敏度系数，再在各个区域的二级电压控制模型中考虑联络线无功的变化对中枢母线电压的影响，或提出一种能区分出无功扰动是否发生在本区域的协调变量，并对该变量增加相应约束条件来降低区域之间的相互影响。 

但是目前的二级电压控制存在以下不足： 

需要额外检测区域间联络线传输的无功功率；增加了各个区域二级电压控制模型的协调变量的约束条件，而约束条件中的最大偏差量需要根据具体的实际情况取合适的值，不利于中枢母线电压的快速稳定；在调节电压和无功时，容易引起波动。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种二级电压控制方法，不需要额外检测区域间联 络线传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功而引起的波动。 

为达到上述目的采用的技术方案是： 

二级电压控制方法，包括步骤： 

将需控制的电网分成M个控制区域； 

根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵 

根据所述增量关系矩阵 

获取各区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，以及各区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

根据各区域中枢母线相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵、各区域的中枢母线电压相对于其它区域发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，建立各个区域的二级电压控制模型； 

进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算，包括步骤：忽略第一区域与其它区域的耦合影响，求解第一区域的二级电压控制模型，得到第一区域的的受控发电机无功调节量；根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；其中，N大于1且小于或者等于M； 

输出各个区域的受控发电机无功调节量； 

根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。 

本发明方法通过根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵，继而获取各区域中枢母线相对于本区域和其它区域发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；然后建立各个区域的、考虑区域之间耦合影响的二级电压控制模型；求解各个区域的二级电压控制模型，得到各个区域的受控发电机无功调节量，然后进行二级电压控制，不需要额外检测区域间联络线传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功而引起的波动。 

本发明的目的还在于提出一种二级电压控制装置，不需要额外检测区域间联络线传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功，而引起的波动。 

为达到上述目的采用的技术方案是： 

二级电压控制装置，包括： 

区域划分单元，用于将需控制的电网分成M个控制区域； 

第一获取单元，用于根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵 

第二获取单元，用于根据所述增量关系矩阵 

获取各区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，以及各区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

二级电压控制模型建立单元，用于根据各区域中枢母线电压相对于本区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵、各区域中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，建立各个区域的二级电压控制模型； 

第一计算单元，用于进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算，包括：忽略第一区域与其它区域的耦合影响，求解第一区域的二级电压控制模型，得到第一区域的的受控发电机无功调节量；根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；其中，N大于1且小于或者等于M； 

输出单元，用于输出各个区域的受控发电机无功调节量； 

二级电压控制单元，用于根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。 

本发明装置通过根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵，继而获取各区域中枢母线相对于本区域和其它区域发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；然后建立各个区域的、考虑区域之间耦合影响的二级电压控制模型；求解各个区域的二级电压控制模型，得到各个区域的受控发电机无功调节量，然后进行二级电压控制，不需要额外检测区域间联络线 传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功而引起的波动。 

附图说明

图1为本发明的一个实例流程图； 

图2为本发明装置的一个结构示意图； 

图3为本发明装置的另一个结构示意图； 

图4是本发明中考虑区域间耦合的二级电压控制的一般和博弈模型原理图。 

具体实施方式

为便于理解本发明，下面将结合附图进行阐述。 

本发明提出二级电压控制方法，请参考图1，包括步骤： 

S101、划分电网控制区域； 

将需控制的电网分成M个控制区域。 

S102、根据潮流方程获取增量关系矩阵； 

根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵 

S103、根据所述增量关系矩阵，获取各区域中枢母线电压相对于本区域和其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

根据所述增量关系矩阵 

获取本区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，以及本区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵。 

S104、建立各个区域的二级电压控制模型； 

根据各区域中枢母线相对于本区域受控发电机无功出力和各区域中枢母线相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，建立各个区域的二级电压控制模型。 

在其中一个实施例中，建立的各个区域的二级电压控制模型为： 

$\underset{{\mathrm{\ΔQ}}_{g\left(k\right)}}{\min }\mathrm{\α}\left|\right|(V_{p\left(k\right)}-V_{p\left(k\right)}^{\mathrm{ref}})+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\left|\right|+\mathrm{\β}{\left|\right|{\stackrel{\→}{\mathrm{\θ}}}_{\left(k\right)}\left|\right|}^2;$

$V_{p\min \left(k\right)}\≤V_{p\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\≤V_{p\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{V}}_{h\min \left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{Q}}_{\mathrm{gmim}\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\max \left(k\right)};$

其中， 

为k区域的受控发电机的无功调节量向量； 

为k区域的受控发电机无功出力的当前值向量； 

为k区域的受控发电机无功出力的下限值向量； 

为k区域的受控发电机无功出力的上限值向量；V_p(k)为k区域中枢母线电压的当前值；V_pmin(k)为k区域中枢母线电压的下限值；V_pmax(k)为k区域中枢母线电压的上限值； 

为k区域中枢母线电压的设定值； 

为k区域中枢母线电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

为k区域中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

为除k区域外的受控发电机的无功调节量向量；α、β为权重系数； 

为k区域的受控发电机端电压的当前值向量； 

为k区域的受控发电机端电压最大调节步长向量、 

为k区域的受控发电机端电压的下限值向量； 

为k区域的受控发电机端电压的上限值向量； 

为k区域受控发电机端电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

为k区域的无功协调因子向量。其中， 

V_p(k)、 

为电网当前运行的状态参数，可以通过实时运行数据获取； 

V_pmin(k)、V_pmax(k)、 

为二级电压控制过程中的约束量，基于电网的设备安全原则等人为给定； 

由三级电压控制确定； 可通过传统的二级电压控制中的方法获取。 

S105、迭代求解各个区域的二级电压控制模型； 

进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算，包括步骤：忽略第一区域与其它区域的耦合影响，求解第一区域的二级电压控制模型，得到第一区 域的受控发电机无功调节量；根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；其中，N大于1且小于或者等于M。 

S106、输出各个区域的受控发电机无功调节量； 

S107、进行二级电压控制； 

根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。 

本发明方法通过根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵，继而获取各区域中枢母线相对于其它区域发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；然后建立各个区域的、考虑区域之间耦合影响的二级电压控制模型；求解各个区域的二级电压控制模型，得到各个区域的受控发电机无功调节量，然后进行二级电压控制；不需要额外检测区域间联络线传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功而引起的波动。 

在其中一个实施例中，上述S103步骤包括： 

在求取C区域的中枢母线电压相对于该区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵时，应将矩阵 

对应其它区域所有受控发电机机端节点的对角线元素上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域的中枢母线电压编号为行号，该区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于该区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

在求取C区域中枢母线相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数时，应在矩阵 

对应C区域发电机机端节点的对角线元素上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域中枢母线电压编号为行号、D区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，其中，C不等于D，C、D都属于M。 

在其中一个实施例中，为了进一步减少因调节电压和无功而引起的波动， 提高二级电压控制的安全性和稳定性，在上述步骤S105之后、步骤S106之前，包括步骤： 

基于一般和博弈模型的思想，进行二级电压控制模型的后续迭代运算，直到得到纳什均衡点，具体步骤包括： 

S1、根据第二区域至第M区域的受控发电机无功调节量，来求解第一区域的二级电压控制模型； 

S2、根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量； 

S3、对第H区域，获取当前得到的受控发电机无功调节量，与上一次的得到的受控发电机无功调节量的差值；其中，H大于或者等于1，且小于或者等于M； 

S4、对于所有区域，判断该差值的绝对值是否小于预定值；若是，则输出各个区域的受控发电机无功调节量；若否，则进行S5； 

S5、以此次的计算结果为基础，按照S1至S4的步骤进行二级电压控制模型的重复迭代运算。 

在其中一个实施例中，考虑区域间无功耦合作用，建立二级电压控制的一般和博弈模型，并采用各区域交替迭代求解其纳什均衡点； 

由于单独对某一个区域的二级电压控制模型进行求解时，区外受控发电机无功调节量 

是未知的，因此无法单独求解。基于博弈的思想，可以将二级电压控制问题描述为一般和博弈问题。一般和博弈是一种非合作下的博弈，博弈各方的收益或损失的总和不是零值。在一般和博弈中，对局各方不再是完全对立的，参与者之间可能存在某种共同的利益，蕴涵着博弈参与者“双赢”或者“多赢”这一博弈论中非常重要的理念。在考虑区域之间无功耦合作用的二级电压控制一般和博弈问题中，包括如下特征：(1)每个区域作为一个博弈参与者；(2)区域内受控发电机的无功调节量作为决策变量；(3)每个区域中枢母线电压偏差量最小和受控发电机无功出力保持均衡作为博弈参与者追求的利益。 

纳什均衡又称为非合作博弈均衡，具体定义为：假设有M个博弈参与者， 给定其它人策略的条件下，每个局中人选择自己的最优策略，从而使自己效用最大化，纳什均衡指的是这样一种策略组合，它由所有参与人最优策略组成。即在给定别人策略的情况下，没有人有足够理由打破这种均衡。而在考虑区域无功耦合作用的二级电压控制中，一般和博弈模型的纳什均衡是指：对于区域k，在给出其它区域的受控发电机的最优无功调节量 

的情况下，不可能再进一步通过调节本区受控发电机无功出力使中枢母线电压偏移量更小，即 

为其最优决策，则称该决策组合 $\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^{*}=[{\left(\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(1\right)}^{*}\right)}^T,{\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(2\right)}^{*})}^T,...,{\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(M\right)}^{*})}^T]$ 为一般和博弈问题的纳什均衡点。具体原理图请参考图4； 

本发明采用各区域之间交替迭代的方法求解纳什均衡点，具体步骤如下： 

(1)不考虑区域间的耦合作用，求解区域1的二级电压控制模型，得到该区域受控发电机的无功调节量。 

(2)在求解区域2的二级电压控制模型时，引入区域1受控发电机无功调节量对其中枢母线电压的影响，求得区域2受控发电机的无功调节量。 

(3)在求解区域3的二级电压控制模型时，引入区域1和区域2受控发电机无功调节量对其中枢母线电压的影响，求得区域3受控发电机的无功调节量。 

(4)如此类推，在求解区域i的二级电压控制模型时，引入区域1到区域i-1的受控发电机无功调节量对其中枢母线电压的影响，求得区域i受控发电机的无功调节量； 

(5)重复上述步骤，在求解区域M的二级电压控制模型时，引入区域1到区域M-1的受控发电机无功调节量对其中枢母线电压的影响，求得区域M受控发电机的无功调节量。 

(6)在求解区域1的二级电压控制模型时，引入第(2)到第(5)步得到的区域2到区域m的受控发电机无功调节量，求得区域1受控发电机的无功调节量。 

(7)重复第(2)到第(6)步，直到前后两次计算的所有受控发电机无功调节量之差的绝对值均小于ε(预定值，一般取值为0.001)。 

本发明还提出二级电压控制装置，请参考图2，包括： 

区域划分单元201，用于将需控制的电网分成M个控制区域； 

第一获取单元202，用于根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵 

第二获取单元203，用于根据增量关系矩阵

获取本区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机的灵敏度系数矩阵，以及本区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

二级电压控制模型建立单元204，用于根据各区域中枢母线电压相对于本区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵和其各区域中枢母线电压相对于它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，建立各个区域的二级电压控制模型； 

第一计算单元205，用于进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算，包括：忽略第一区域与其它区域的耦合影响，求解第一区域的二级电压控制模型，得到第一区域的的受控发电机无功调节量；根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；其中，N大于1且小于或者等于M； 

输出单元206，用于输出各个区域的受控发电机无功调节量； 

二级电压控制单元207，用于根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。 

本发明装置通过根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵，继而获取各区域中枢母线相对于其它区域发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；然后建立各个区域的、考虑区域之间耦合影响的二级电压控制模型；求解各个区域的二级电压控制模型，得到各个区域的受控发电机无功调节量，然后进行二级电压控制，不需要额外检测区域间联络线传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功而引起的波动。 

在其中一个实施例中，第二获取单元203根据所述增量关系矩阵 

获取本区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机的灵敏度系数矩阵，以及相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵： 

在求取C区域的中枢母线电压相对于该区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵时，应将矩阵 

对应其它区域所有受控发电机机端节点的对角线元素 上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域的中枢母线电压编号为行号，该区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于该区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

在求取C区域中枢母线相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数时，应在矩阵 对应C区域发电机机端节点的对角线元素上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域中枢母线电压编号为行号、D区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，其中，C不等于D，C、D都属于M。 

在其中一个实施例中，二级电压控制模型建立单元204建立的各个区域的二级电压控制模型为： 

$\underset{{\mathrm{\ΔQ}}_{g\left(k\right)}}{\min }\mathrm{\α}\left|\right|(V_{p\left(k\right)}-V_{p\left(k\right)}^{\mathrm{ref}})+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\left|\right|+\mathrm{\β}{\left|\right|{\stackrel{\→}{\mathrm{\θ}}}_{\left(k\right)}\left|\right|}^2;$

$V_{p\min \left(k\right)}\≤V_{p\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\≤V_{p\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{V}}_{h\min \left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{Q}}_{\mathrm{gmim}\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\max \left(k\right)};$

其中， 

为k区域的受控发电机的无功调节量向量； 

为k区域的受控发电机无功出力的当前值向量； 为k区域的受控发电机无功出力的下限值向量； 

为k区域的受控发电机无功出力的上限值向量；V_p(k)为k区域中枢母线电压的当前值；V_pmin(k)为k区域中枢母线电压的下限值；V_pmax(k)为k区域中枢母线电压的上限值； 

为k区域中枢母线电压的设定值； 

为k区域中枢母线电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

为k区域中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 

为除k区域外的受控发电机的无功调节量向量；α、β为权重系数； 

为k区域的受控发电机端电压的当前值向量； 

为k区域的受控发电机端电压最大调 节步长向量、 

为k区域的受控发电机端电压的下限值向量； 

为k区域的受控发电机端电压的上限值向量； 为k区域受控发电机端电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵； 为k区域的无功协调因子向量。 

在其中一个实施例中，二级电压控制装置还包括第二计算单元208；在第一计算单元205进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算后，第二计算单元208进行二级电压控制模型的后续迭代运算： 

根据第二区域至第M区域的受控发电机无功调节量，来求解第一区域的二级电压控制模型； 

然后，根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量； 

对第H区域，获取当前得到的受控发电机无功调节量，与上一次的得到的受控发电机无功调节量的差值；其中，H大于或者等于1，且小于或者等于M； 

对于所有区域，判断该差值的绝对值是否小于预定值；若是，则通知输出单元206输出各个区域的受控发电机无功调节量；若否，则再次进行二级电压控制模型的迭代运算。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (8)

1.二级电压控制方法，其特征在于，包括步骤：

将需控制的电网分成M个控制区域；

根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵

根据所述增量关系矩阵获取各区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，以及各区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

根据各区域中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵、各区域的中枢母线电压相对于其它区域发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，建立各个区域的二级电压控制模型；

进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算，包括步骤：忽略第一区域与其它区域的耦合影响，求解第一区域的二级电压控制模型，得到第一区域的受控发电机无功调节量；根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；其中，N大于1且小于或者等于M；

输出各个区域的受控发电机无功调节量；

根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。

2.根据权利要求1所述的二级电压控制方法，其特征在于，所述根据增量关系矩阵

获取各区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，以及各区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵的步骤包括：

在求取C区域的中枢母线电压相对于该区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵时，将矩阵

对应其它区域所有受控发电机机端节点的对角线元素上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域的中枢母线电压编号为行号，C区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于C区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

在求取C区域中枢母线相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数时，在矩阵

对应C区域发电机机端节点的对角线元素上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域中枢母线电压编号为行号、D区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，其中，C不等于D，C、D都属于M。

3.根据权利要求1所述的二级电压控制方法，其特征在于，所述建立的各个区域的二级电压控制模型为：

$\underset{{\mathrm{\ΔQ}}_{g\left(k\right)}}{\min }\mathrm{\α}{\left|\right|(V_{p\left(k\right)}-V_{p\left(k\right)}^{\mathrm{ref}})+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{C}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\left|\right|}^2+\mathrm{\β}{\left|\right|{\stackrel{\→}{\mathrm{\θ}}}_{\left(k\right)}\left|\right|}^2;$

$V_{p\min \left(k\right)}\≤V_{p\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\≤V_{p\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{V}}_{h\min \left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{Q}}_{\mathrm{gmim}\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\max \left(k\right)};$

其中，

为k区域的受控发电机的无功调节量向量；

为k区域的受控发电机无功出力的当前值向量；为k区域的受控发电机无功出力的下限值向量；

为k区域的受控发电机无功出力的上限值向量；V_p(k)为k区域中枢母线电压的当前值；V_p min(k)为k区域中枢母线电压的下限值；V_p max(k)为k区域中枢母线电压的上限值；

为k区域中枢母线电压的设定值；

为k区域中枢母线电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

为k区域中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

为除k区域外的受控发电机的无功调节量向量；α、β为权重系数；为k区域的受控发电机端电压的当前值向量；

为k区域的受控发电机端电压最大调节步长向量、

为k区域的受控发电机端电压的下限值向量；

为k区域的受控发电机端电压的上限值向量；

为k区域受控发电机端电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

为k区域的无功协调因子向量。

4.根据权利要求1至3任一项所述的二级电压控制方法，其特征在于，在所述进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算后，包括步骤：

进行各个区域的二级电压控制模型的后续迭代运算：

S1、根据第二区域至第M区域的受控发电机无功调节量，来求解第一区域的二级电压控制模型；

S2、根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；

S3、对第H区域，获取当前得到的受控发电机无功调节量，与上一次的得到的受控发电机无功调节量的差值；其中，H大于或者等于1，且小于或者等于M；

S4、对于所有区域，判断该差值的绝对值是否小于预定值；若是，则输出各个区域的受控发电机无功调节量；若否，则进行S5；

S5、以此次迭代计算的结果为基础，按照S1至S4的步骤再次进行二级电压控制模型的迭代运算。

5.二级电压控制装置，其特征在于，包括：

区域划分单元，用于将需控制的电网分成M个控制区域；

第一获取单元，用于根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵

第二获取单元，用于根据所述增量关系矩阵

获取各区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，以及各区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

二级电压控制模型建立单元，用于根据各区域中枢母线电压相对于本区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵、各区域中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，建立各个区域的二级电压控制模型；

第一计算单元，用于进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算，包括：忽略第一区域与其它区域的耦合影响，求解第一区域的二级电压控制模型，得到第一区域的的受控发电机无功调节量；根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；其中，N大于1且小于或者等于M；

输出单元，用于输出各个区域的受控发电机无功调节量；

二级电压控制单元，用于根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。

6.根据权利要求5所述的二级电压控制装置，其特征在于，所述第二获取单元根据所述增量关系矩阵

获取各区域的中枢母线电压相对于本区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，以及各区域的中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵：

在求取C区域的中枢母线电压相对于该区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵时，将矩阵

对应其它区域所有受控发电机机端节点的对角线元素上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域的中枢母线电压编号为行号，C区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于该区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

在求取C区域中枢母线相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数时，在矩阵对应C区域发电机机端节点的对角线元素上置一个大于或者等于1000的正数，再求逆；以C区域中枢母线电压编号为行号、D区域受控发电机无功出力编号为列号，在此次求逆后的矩阵中获取对应的元素，组成C区域中枢母线电压相对于D区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵，其中，C不等于D，C、D都属于M。

7.根据权利要求5所述的二级电压控制装置，其特征在于，建立的所述各个区域的二级电压控制模型为：

$\underset{{\mathrm{\ΔQ}}_{g\left(k\right)}}{\min }\mathrm{\α}\left|\right|(V_{p\left(k\right)}-V_{p\left(k\right)}^{\mathrm{ref}})+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\left|\right|+\mathrm{\β}{\left|\right|{\stackrel{\→}{\mathrm{\θ}}}_{\left(k\right)}\left|\right|}^2;$

$V_{p\min \left(k\right)}\≤V_{p\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{pg}\left(k\right)}^e\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}^e\≤V_{p\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{V}}_{h\min \left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)}+{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{V}}_{h\max \left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{hg}\left(k\right)}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{V}}_{h\left(k\right)};$

${\stackrel{\→}{Q}}_{\mathrm{gmim}\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}+\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{Q}}_{g\left(k\right)}\≤{\stackrel{\→}{Q}}_{g\max \left(k\right)};$

其中，

为k区域的受控发电机的无功调节量向量；为k区域的受控发电机无功出力的当前值向量；

为k区域的受控发电机无功出力的下限值向量；

为k区域的受控发电机无功出力的上限值向量；V_p(k)为k区域中枢母线电压的当前值；V_p min(k)为k区域中枢母线电压的下限值；V_p max(k)为k区域中枢母线电压的上限值；

为k区域中枢母线电压的设定值；

为k区域中枢母线电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

为k区域中枢母线电压相对于其它区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；

为除k区域外的受控发电机的无功调节量向量；α、β为权重系数；

为k区域的受控发电机端电压的当前值向量；

为k区域的受控发电机端电压最大调节步长向量、

为k区域的受控发电机端电压的下限值向量；

为k区域的受控发电机端电压的上限值向量；

为k区域受控发电机端电压相对于k区域受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；为k区域的无功协调因子向量。

8.根据权利要求5至7任一项所述的二级电压控制装置，其特征在于，所述二级电压控制装置还包括第二计算单元；在所述第一计算单元进行各个区域的二级电压控制模型的第一次迭代运算后，所述第二计算单元进行二级电压控制模型的后续迭代运算：

根据第二区域至第M区域的受控发电机无功调节量，来求解第一区域的二级电压控制模型；

然后，根据第一区域至第N-1区域的受控发电机无功调节量，来求解第N区域的二级电压控制模型，得到第N区域的受控发电机无功调节量；

对第H区域，获取当前得到的受控发电机无功调节量，与上一次的得到的受控发电机无功调节量的差值；其中，H大于或者等于1，且小于或者等于M；

对于所有区域，判断该差值的绝对值是否小于预定值；若是，则通知所述输出单元输出各个区域的受控发电机无功调节量；若否，则再次进行二级电压控制模型的迭代运算。

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