CN105119277A - 一种统一潮流控制器选址的实用化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种统一潮流控制器选址的实用化方法，利用电网初始潮流计算各条线路的负载率，并将负载率归一化计算作为各支路的权重系数，再基于支路开断分布因子计算各条支路的选址适应性指标，最后根据指标数值的大小排序确定统一潮流控制器的推荐安装点。本发明所达到的有益效果：利用电网初始潮流及网络拓扑结构参数即可计算各条之路的选址适应性指标，根据指标的大小即可有效筛选出UPFC的推荐安装支路。本发明中权重系数的选取体现了重载线路优先考虑的思想，且具有计算量小、计算速度快等优势，可为FACTS装置应用于实际电网的可行性研究及初步设计提供参考。

Description

一种统一潮流控制器选址的实用化方法

技术领域

本发明涉及一种统一潮流控制器选址的实用化方法，属于柔性交流输电技术领域。

背景技术

柔性交流输电系统自美国电力科学研究院的N.G.Hingorani作为一个整体网络控制理念的概念创建以来，已在电力系统中被广泛应用于提高系统稳定性、控制功率流、校正功率因数、降低网损。作为FACTS的一种，统一潮流控制器(UPFC)的选址对于充分发挥UPFC的电网潮流优化能力以及对电网安全稳定运行的控制作用有着重要的意义。

目前，按照选址优化方法分类，UPFC安装位置的优化方法可大致分为：专家经验法、优先顺序法和数学分析法三类；其中，余娟等(余娟，颜伟，徐国禹，等.基于预测-校正原对偶内点法的无功优化新模型[J].中国电机工程学报.2005，4(11)：146-151.)提出以降低发电成本和UPFC设备投资成本为目标，基于UPFC的功率注入模型，提出了一种连续的最优潮流算法，利用线路潮流对UPFC控制参数的一阶灵敏度确定最优安装位置；李尹等(李尹，张伯明，赵晋泉，等.一种基于扩展线性规划的在线最优潮流方法[J].电力系统自动化.2006，5(3)：18-23.)利用结构保留模型和拓扑能量函数分析系统中暂态势能的分布以及变化，提出了对割集稳定性的评价指标，并利用该指标分析FACTS的最优安装位置。上述选址方法在应用于大电网时均存在复杂且计算量大的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种统一潮流控制器的实用化选址方法，利用电网初始潮流及支路开断分布因子，即可计算得各支路的选址适应性指标，再根据指标数值的大小确定统一潮流控制器的推荐安装地点。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，包括以下步骤：

1)根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，计算电网初始潮流；

2)根据步骤1)计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行归一化计算，作为该线路的选址权重系数；

3)计算各条支路分别开断后，相对于其他支路的支路开断分布因子；

4)根据各支路的选址权重系数及支路开断分布因子，计算支路的选址适应性指标；

5)对各支路的选址适应性指标进行排序，指标数值最大的前几个支路为统一潮流控制器的推荐安装支路。

前述的一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，所述步骤2)中，对于支路l，其负载率为η_l，归一化计算后的选址权重系数为w_l；所述选址权重系数w_l的计算方法为：

$w_l={\mathrm{\η}}_l/\underset{n\∈\mathrm{\α}}{\Σ}{\mathrm{\η}}_n$

其中，α为电网中所有支路的集合

前述的一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，所述步骤3)中，若支路k开断后，相对于支路l的支路开断分布因子为D_l-k；开断分布因子D_l-k的计算方法为：其中，x_k、x_l分别为支路k、l的阻抗值，X_{l_k}为支路l与开断支路k两个端口节点对之间的互阻抗，X_{k_k}为开断支路k端口节点对的自阻抗，计算公式分别为：

$X_{l\_k}={M_l}^T{\mathrm{AM}}_k$

$X_{k\_k}={M_k}^T{\mathrm{AM}}_k$

其中，X为节点电纳矩阵的逆矩阵，M为节点支路关联矩阵，支路流出节点为1，支路流入节点为-1。

前述的一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，所述步骤4)中，对于支路k，其选址适应性指标为ρ_k，计算方法如下：

${\mathrm{\ρ}}_k=\underset{l\∈\mathrm{\α}}{\Σ}{w}_l\left|D_{l-k}\right|$

其中，α为电网中所有支路的集合。

本发明所达到的有益效果：利用电网初始潮流及网络拓扑结构参数即可计算各条之路的选址适应性指标，根据指标的大小即可有效筛选出UPFC的推荐安装支路。本发明中权重系数的选取体现了重载线路优先考虑的思想，且具有计算量小、计算速度快等优势，可为FACTS装置应用于实际电网的可行性研究及初步设计提供参考。

附图说明

图1是本发明实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下面通过实施例，并结合附图1，对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例为IEEE14节点系统，仿真计算采用电力系统分析程序BPA，系统结构及节点编号如附图1(发电机节点未作编号)。

网络中线路的电抗导纳参数如下：

支路编号	I侧母线	J侧母线	阻抗标幺值/pu	导纳标幺值/pu
					1	2	1	0.0592	16.9005
2	3	2	0.1980	5.0513
					3	4	2	0.1763	5.6715
4	5	1	0.2230	4.4835
					5	5	2	0.1739	5.7511
6	4	3	0.1710	5.8469
					7	5	4	0.0421	23.7473
8	8	7	0.1762	5.6770
					9	9	7	0.1100	9.0901
10	10	9	0.0845	11.8343
					11	11	6	0.1989	5.0277
12	12	6	0.2558	3.9092
					13	13	6	0.1303	7.6764
14	14	9	0.2704	3.6985
					15	11	10	0.1921	5.2064
16	13	12	0.1999	5.0030
					17	14	13	0.3480	2.8734

具体计算流程如下：

步骤一：根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，计算电网初始潮流，如下表所示：

支路编号	支路电流/A	额定电流/A
			1	861.4	1060
2	405.2	1060
			3	310.4	1060
4	412.2	1060
			5	230	1060
6	137.8	1060
			7	360	1060
8	91.9	1060
			9	155.9	1060
10	37.1	1060
			11	43.8	1060
12	44.1	1060
			13	103.2	1060
14	55.3	1060
			15	22.4	1060
16	9.7	1060
			17	32.3	1060

步骤二：根据初始潮流计算结果，统计各条线路的负载率，并将负载率进行归一化计算，作为该线路的选址权重系数，计算如下：

支路编号	负载率/％	权重系数
			1	81.3	0.26016
2	38.2	0.12224
			3	29.3	0.09376
4	38.9	0.12448
			5	21.7	0.06944
6	13	0.0416
			7	34	0.1088
8	8.7	0.02784
			9	14.7	0.04704
10	3.5	0.0112
			11	4.1	0.01312
12	4.2	0.01344
			13	9.7	0.03104
14	5.2	0.01664
			15	2.1	0.00672
16	0.9	0.00288
			17	3	0.0096

步骤三：计算各条支路分别开断后，相对于其他支路的支路开断分布因子，以支路1开断为例，其他支路相对于支路1的开断因子如下表所示：

开断因子	D4-1	D2-1	D7-1	D3-1	D5-1	D9-1	D6-1	D13-1
									数值	1	-0.1677	-0.5186	-0.3509	-0.4814	0	-0.1677	0
开断因子	D8-1	D14-1	D12-1	D11-1	D10-1	D17-1	D15-1	D16-1
									数值	0	0	0	0	0	0	0	0

步骤四：根据各支路的选址权重系数及支路开断分布因子，计算支路的选址适应性指标，结果如下表所示：

步骤五：对各支路的选址适应性指标进行排序，指标数值大的支路为统一潮流控制器的推荐安装支路，可得，支路1、支路4、支路7的选址适应性指标数值较大，为统一潮流控制器的推荐安装支路。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，包括以下步骤：

1)根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，计算电网初始潮流；

2)根据步骤1)计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行归一化计算，作为该线路的选址权重系数；

3)计算各条支路分别开断后，相对于其他支路的支路开断分布因子；

4)根据各支路的选址权重系数及支路开断分布因子，计算支路的选址适应性指标；

5)对各支路的选址适应性指标进行排序，指标数值最大的前几个支路为统一潮流控制器的推荐安装支路。

2.根据权利要求1所述的一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，所述步骤2)中，对于支路l，其负载率为η_l，归一化计算后的选址权重系数为w_l；所述选址权重系数w_l的计算方法为：

其中，α为电网中所有支路的集合。

3.根据权利要求2所述的一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，所述步骤3)中，若支路k开断后，相对于支路l的支路开断分布因子为D_l-k；开断分布因子D_l-k的计算方法为：

其中，x_k、x_l分别为支路k、l的阻抗值，X_{l_k}为支路l与开断支路k两个端口节点对之间的互阻抗，X_{k_k}为开断支路k端口节点对的自阻抗，计算公式分别为：

X_{l_k}＝M_l ^TXM_k

X_{k_k}＝M_k ^TXM_k

其中，X为节点电纳矩阵的逆矩阵，M为节点支路关联矩阵，支路流出节点为1，支路流入节点为-1。

4.根据权利要求3所述的一种统一潮流控制器选址的实用化方法，其特征是，所述步骤4)中，对于支路k，其选址适应性指标为ρ_k，计算方法如下：

其中，α为电网中所有支路的集合。