CN107204620B - 一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法 - Google Patents

一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法，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。本发明提供的一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法，具有计算方法简单、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

一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法
技术领域
本发明涉及一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法，属于柔性交流输电技术领域。
背景技术
统一潮流控制器(UPFC)作为柔性交流输电系统(FACTS)的一种，可以有效地调节线路潮流，控制节点电压，提高电力系统安全稳定运行。因此，统一潮流控制器的站址位置，对电力系统影响重大。
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；但是，以上选址方法大多理论性较强，实际应用性较差，或是仅考虑电网拓扑，并未考虑实际的电网建设条件。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法，包括步骤如下：
步骤一：根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，应用潮流计算程序计算电网基础潮流；
步骤二：根据步骤一计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行归一化计算；
步骤三：根据步骤一计算结果，统计各母线的电压，并将电压进行标幺化计算；
步骤四：在步骤一的基础上，应用潮流计算程序计算各条支路发生N-1故障后电网的潮流；
步骤五：根据步骤四计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行标幺化计算；
步骤六：根据步骤四计算结果，统计各母线的电压，并将电压进行标幺化计算；
步骤七：计算各条线路的选址适应性指标；
步骤八：对各支路的选址适应性指标进行排序，按指标数值从大到小的顺序优先确定统一潮流控制器的安装支路。
作为优选方案，所述步骤二中对于支路i，其负载率为ai，归一化计算后的初始负载率系数为Ai；其中，Ai的计算方法为：
其中，AA为电网中所有支路的集合；支路n，其负载率为an；
因此，可以得到一个初始负载率A矩阵，具体如下：
作为优选方案，所述步骤三中支路i，其两端母线电压为ci-1和ci-2，cBi为支路i两端母线的电压基准值，标幺化计算后可以得到一个初始电压C0矩阵，具体如下：
作为优选方案，所述步骤五中，对于支路k断开后，支路i的负载率为bi-k，归一化计算后的负载率系数为Bi-k；其中，Bi-k的计算方法为：
其中，若i＝k，则Bi-k＝0，支路n，其负载率为bn；
因此，可以得到一个N-1后的负载率B矩阵，具体如下：
作为优选方案，所述步骤六中，对于支路k断开后，支路i两端母线电压为ci-1和ci-2，cBi为支路i两端母线的电压基准值，标幺化计算后可以得到一个初始电压C矩阵：
C＝[C0 C1…Ck…Cn]
其中，
其中，若k＝0，代表电网全接线方式运行，无N-1支路。
作为优选方案，所述步骤七中选址适应性综合指标计算方法为：
①设置γ为n×1阶的单位矩阵，即
②根据以下公式，得到负载变化率矩阵D
③根据以下公式，得到电压变化率矩阵E
E＝abs(C1-C0)+abs(C2-C0)+…+abs(Ci-C0)+…+abs(Cn-C0)＝[E1 E2]
式中，abs定义为矩阵运算后，每个数值均取其绝对值；
④对于支路i，其选址适应性指标ω为：
ω＝diag(abs(D1+D2+…+Dn)·(E1+E2)T)。
有益效果：本发明提供的一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法，可以利用电网初始潮流、线路N-1潮流、网络拓扑结构参数，同时结合母线电压的跌落情况，得到选址适应性综合指标，根据指标的大小即可有效筛选出UPFC的推荐安装支路。
本发明的选址适应性综合指标主要体现了UPFC优先考虑安装于对电网影响较大，包括潮流和电压两方面的影响。仅仅通过静态方式的潮流计算即可得到UPFC的推荐安装地点，具有计算方法简单、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。
具体实施方式
一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法，包括步骤如下：
步骤一：根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，应用潮流计算程序计算电网基础潮流；
步骤二：根据步骤一计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行归一化计算；
步骤三：根据步骤一计算结果，统计各母线的电压，并将电压进行标幺化计算；
步骤四：在步骤一的基础上，应用潮流计算程序计算各条支路发生N-1故障后电网的潮流；
步骤五：根据步骤四计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行标幺化计算；
步骤六：根据步骤四计算结果，统计各母线的电压，并将电压进行标幺化计算；
步骤七：计算各条线路的选址适应性指标；
步骤八：对各支路的选址适应性指标进行排序，按指标数值从大到小的顺序优先确定统一潮流控制器的安装支路。
所述步骤二中对于支路i，其负载率为ai，归一化计算后的初始负载率系数为Ai；其中，Ai的计算方法为：
其中，AA为电网中所有支路的集合；支路n，其负载率为an。
因此，可以得到一个初始负载率A矩阵，具体如下：
所述步骤五中，对于支路k断开后，支路i的负载率为bi-k，归一化计算后的负载率系数为Bi-k；其中，Bi-k的计算方法为：
其中，若i＝k，则Bi-k＝0，支路n，其负载率为bn。
因此，可以得到一个N-1后的负载率B矩阵，具体如下：
所述步骤三中支路i，其两端母线电压为ci-1和ci-2，cBi为支路i两端母线的电压基准值，标幺化计算后可以得到一个初始电压C0矩阵，具体如下：
所述步骤六中，对于支路k断开后，支路i两端母线电压为ci-1和ci-2，cBi为支路i两端母线的电压基准值，标幺化计算后可以得到一个初始电压C矩阵：
C＝[C0 C1…Ck…Cn]
其中，
其中，若k＝0，代表电网全接线方式运行，无N-1支路。
所述步骤七中选址适应性综合指标计算方法为
①设置γ为n×1阶的单位矩阵，即
②根据以下公式，得到负载变化率矩阵D
③根据以下公式，得到电压变化率矩阵E
E＝abs(C1-C0)+abs(C2-C0)+…+abs(Ci-C0)+…+abs(Cn-C0)＝[E1 E2]
式中，abs定义为矩阵运算后，每个数值均取其绝对值。
④对于支路i，其选址适应性指标ω为：
ω＝diag(abs(D1+D2+…+Dn)·(E1+E2)T)
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于负载电压指标的统一潮流控制器选址方法，其特征在于：包括步骤如下：
步骤一：根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，应用潮流计算程序计算电网基础潮流；
步骤二：根据步骤一计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行归一化计算；
步骤三：根据步骤一计算结果，统计各母线的电压，并将电压进行标幺化计算；
步骤四：在步骤一的基础上，应用潮流计算程序计算各条支路发生N-1故障后电网的潮流；
步骤五：根据步骤四计算结果，统计各条支路的负载率，并将负载率进行标幺化计算；
步骤六：根据步骤四计算结果，统计各母线的电压，并将电压进行标幺化计算；
步骤七：计算各条线路的选址适应性指标；
步骤八：对各支路的选址适应性指标进行排序，按指标数值从大到小的顺序优先确定统一潮流控制器的安装支路；
所述步骤二中，对于支路i，其负载率为ai，归一化计算后的初始负载率系数为Ai；其中，Ai的计算方法为：
其中，AA为电网中所有支路的集合；支路n，其负载率为an；
因此，可以得到一个初始负载率A矩阵，具体如下：
所述步骤三中，对于支路i，其两端母线电压为ci-1和ci-2，cBi为支路i两端母线的电压基准值，标幺化计算后可以得到一个初始电压C0矩阵，具体如下：
所述步骤五中，对于支路k断开后，支路i的负载率为bi-k，归一化计算后的负载率系数为Bi-k；其中，Bi-k的计算方法为：
其中，若i＝k，则Bi-k＝0，支路n，其负载率为bn；
因此，可以得到一个N-1后的负载率B矩阵，具体如下：
所述步骤六中，对于支路k断开后，支路i两端母线电压为ci-1和ci-2，cBi为支路i两端母线的电压基准值，标幺化计算后可以得到一个初始电压C矩阵：
C＝[C0 C1 … Ck … Cn]
其中，
其中，若k＝0，代表电网全接线方式运行，无N-1支路；
所述步骤七中选址适应性综合指标计算方法为：
①设置γ为n×1阶的单位矩阵，即
②根据以下公式，得到负载变化率矩阵D
③根据以下公式，得到电压变化率矩阵E
E＝abs(C1-C0)+abs(C2-C0)+…+abs(Ci-C0)+…+abs(Cn-C0)＝[E1 E2]
式中，abs定义为矩阵运算后，每个数值均取其绝对值；
④对于支路i，其选址适应性指标ω为：
ω＝diag(abs(D1+D2+…+Dn)·(E1+E2)T)。
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