CN108321825B - 一种电力系统电力平衡控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力系统电力平衡控制方法，最大程度上保障了运算的精准程度。方法包括：绘制PQ稳定区域；计算不平衡程度；承担松弛节点的不平衡程度；计算在当前有功出力数值对应的无功出力上、下限；判断实际无功出力是否超出无功出力上、下限；将越限的上、下限值作为实际出力，并将PV节点变更为PQ节点；还存在不平衡则将导纳矩阵进行LU分解，运用前推回代法实施潮流计算进而重新计算不平衡程度；如果不存在不平衡则结束。

Description

一种电力系统电力平衡控制方法
技术领域
本发明涉及一种供配电技术领域，尤其是一种可以实现电力平衡的电力系统控制方法。
背景技术
电力系统中的电力需要实时达到平衡，而该平衡的实现通常是通过调整发电装置的出力来操作。通常考虑的平衡仅是指有功功率的平衡，然而为了保障电力系统的安全、稳定、经济的运行，无功功率的情况也是必须要考虑的因素。
而现有技术中，通常针对某一个特定的发电装置设置无功出力的上、下限，而不管在实际中该发电装置是处于空载、轻载、还是满载，均采用这个上、下限作为无功出力的约束进行判断。这种情况虽然使得判断变得简单，但是与实际情况相差较远，因为载重的不同导致会影响无功的范围，即固定的某一个数值无法准确的表达变动的范围。
发明内容
因此，针对上述问题，本发明提供了一种电力系统电力平衡控制方法,通过函数拟合得到更为贴近实际运行情况的稳定区域，从而能够根据实际载重来灵活的设置无功上、下限，保障了运算的精准性。
为了达到上述目的，本发明提出了一种电力系统电力平衡控制方法，包括以下步骤：
（1）针对每个发电机绘制能够体现该发电机特性的PQ稳定区域；
针对某一发电机，绘制该发电机的PQ特性曲线，所述PQ特性曲线为考虑该发电机的发电机的定子、转子热量限制约束的曲线，所述PQ特性曲线以P为横坐标，以Q为纵坐标；
根据所述PQ特性曲线得到该发电机对应的特征数值，所述特征数值包括所述发电机的最大无功出力Qmax，最小无功出力Qmin，最大有功出力Pmax，所述发电机的功率因数角为额定数值时的有功出力Pset、无功出力Qset；
基于所述特征数值、所述PQ特性曲线形成基准坐标，所述基准坐标包括（0，Qmax），（0，Qmin），（Pmax，0），（Pset，Qset），所述PQ特性曲线与经由（（V2tanθmax）/Xd，0）、（0，-V2/Xd）的直线的交点中横坐标数值较大的交点的坐标（Pcross，Qcross），所述V为发电机的额定电压，所述θ为功角，所述Xd为直轴同步电抗；
拟合通过（0，Qmax）、（Pset，Qset）的二次函数，得到第一曲线；拟合通过（Pset，Qset）、（Pmax，0）的二次函数，得到第二曲线；拟合通过（Pmax，0）、（Pcross，Qcross）的二次函数，得到第三曲线；拟合通过（Pcross，Qcross）、（0，-V2/Xd）的直线，得到第一直线；所述第一曲线、第二曲线、第三曲线、第一直线和直线P=0在以P为横坐标，以Q为纵坐标的坐标平面上形成的封闭图形即为PQ稳定区域，所述PQ稳定区域的边界即为所述第一曲线、第二曲线、第三曲线、第一直线和直线P=0的一部分；
（2）基于电力系统中所有节点的功率水平，计算电力系统的有功出力不平衡程度；
所述有功出力不平衡程度是指电力系统实时有功功率缺额；
（3）当松弛节点的有功出力不平衡程度超过其设定阈值时，使得各个发电机承担所述松弛节点的有功出力不平衡程度；
所述承担的方式包括平均分配、按照额定容量分配、按照剩余容量分配；
（4）计算与PV节点连接的各个发电机在当前有功出力数值Pt对应的无功出力上、下限；
根据发电机i的所述PQ稳定区域的所述边界与直线P=Pti的交点的坐标得到所述发电机i在当前有功出力数值Pti对应的无功出力上、下限；
（5）判断所有发电机的实际无功出力是否超出无功出力上、下限，如果是则实施步骤（6），否则直接实施步骤（8）；
（6）将对应的无功出力上、下限值作为越限的发电机的实际无功出力，并将所述PV节点变更为PQ节点，进而使得有功出力不平衡程度减小；
（7）判断是否还存在有功出力不平衡程度，如果存在则将导纳矩阵进行LU分解，进而运用前推回代法实施潮流计算，返回步骤（2）；如果不存在则结束。
所述电力系统为包括多个发电机的电力系统。所述发电机包括水利发电机、火力发电机、核能发电机。所述发电机分散的设置在所述电力系统中。
附图说明
图1是电力系统电力平衡控制方法的流程图。
具体实施方式
请参见图1，一种电力系统电力平衡控制方法，包括以下步骤：
（1）针对每个发电机绘制能够体现该发电机特性的PQ稳定区域；
针对某一发电机，绘制该发电机的PQ特性曲线，所述PQ特性曲线为考虑该发电机的发电机的定子、转子热量限制约束的曲线，所述PQ特性曲线以P为横坐标，以Q为纵坐标；
根据所述PQ特性曲线得到该发电机对应的特征数值，所述特征数值包括所述发电机的最大无功出力Qmax，最小无功出力Qmin，最大有功出力Pmax，所述发电机的功率因数角为额定数值时的有功出力Pset、无功出力Qset；
基于所述特征数值、所述PQ特性曲线形成基准坐标，所述基准坐标包括（0，Qmax），（0，Qmin），（Pmax，0），（Pset，Qset），所述PQ特性曲线与经由（（V2tanθmax）/Xd，0）、（0，-V2/Xd）的直线的交点中横坐标数值较大的交点的坐标（Pcross，Qcross），所述V为发电机的额定电压，所述θ为功角，所述Xd为直轴同步电抗；
拟合通过（0，Qmax）、（Pset，Qset）的二次函数，得到第一曲线；拟合通过（Pset，Qset）、（Pmax，0）的二次函数，得到第二曲线；拟合通过（Pmax，0）、（Pcross，Qcross）的二次函数，得到第三曲线；拟合通过（Pcross，Qcross）、（0，-V2/Xd）的直线，得到第一直线；所述第一曲线、第二曲线、第三曲线、第一直线和直线P=0在以P为横坐标，以Q为纵坐标的坐标平面上形成的封闭图形即为PQ稳定区域，所述PQ稳定区域的边界即为所述第一曲线、第二曲线、第三曲线、第一直线和直线P=0的一部分；
（2）基于电力系统中所有节点的功率水平，计算电力系统的有功出力不平衡程度；
所述有功出力不平衡程度是指电力系统实时有功功率缺额；
（3）当松弛节点的有功出力不平衡程度超过其设定阈值时，使得各个发电机承担所述松弛节点的有功出力不平衡程度；
所述承担的方式包括平均分配、按照额定容量分配、按照剩余容量分配；
（4）计算与PV节点连接的各个发电机在当前有功出力数值Pt对应的无功出力上、下限；
根据发电机i的所述PQ稳定区域的所述边界与直线P=Pti的交点的坐标得到所述发电机i在当前有功出力数值Pti对应的无功出力上、下限；
（5）判断所有发电机的实际无功出力是否超出无功出力上、下限，如果是则实施步骤（6），否则直接实施步骤（8）；
（6）将对应的无功出力上、下限值作为越限的发电机的实际无功出力，并将所述PV节点变更为PQ节点，进而使得有功出力不平衡程度减小；
（7）判断是否还存在有功出力不平衡程度，如果存在则将导纳矩阵进行LU分解，进而运用前推回代法实施潮流计算，返回步骤（2）；如果不存在则结束。
所述电力系统为包括多个发电机的电力系统。所述发电机包括水利发电机、火力发电机、核能发电机。所述发电机分散的设置在所述电力系统中。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电力系统电力平衡控制方法，包括以下步骤：
(1)针对每个发电机绘制能够体现该发电机特性的PQ稳定区域；
(2)基于电力系统中所有节点的功率水平，计算电力系统的有功出力不平衡程度；
(3)当松弛节点的有功出力不平衡程度超过其设定阈值时，使得各个发电机承担所述松弛节点的有功出力不平衡程度；
(4)计算与PV节点连接的各个发电机在当前有功出力数值Pt对应的无功出力上、下限；
(5)判断所有发电机的实际无功出力是否超出无功出力上、下限，如果是则实施步骤(6)，否则直接实施步骤(7)；
(6)将对应的无功出力上、下限值作为越限的发电机的实际无功出力，并将所述PV节点变更为PQ节点，进而使得有功出力不平衡程度减小；
(7)判断是否还存在有功出力不平衡程度，如果存在则将导纳矩阵进行LU分解，进而运用前推回代法实施潮流计算，返回步骤(2)；如果不存在则结束；步骤(1)具体为：针对某一发电机，绘制该发电机的PQ特性曲线，所述PQ特性曲线为考虑该发电机的定子、转子热量限制约束的曲线，所述PQ特性曲线以P为横坐标，以Q为纵坐标；
根据所述PQ特性曲线得到该发电机对应的特征数值，所述特征数值包括所述发电机的最大无功出力Qmax，最小无功出力Qmin，最大有功出力Pmax，所述发电机的功率因数角为额定数值时的有功出力Pset、无功出力Qset；
基于所述特征数值、所述PQ特性曲线形成基准坐标，所述基准坐标包括(0，Qmax)，(0，Qmin)，(Pmax，0)，(Pset，Qset)，所述PQ特性曲线与经由((V2tanθmax)/Xd，0)、(0，-V2/Xd)的直线的交点中横坐标数值较大的交点的坐标(Pcross，Qcross)，V2为发电机的额定电压，θ为功角，Xd为直轴同步电抗；
拟合通过(0，Qmax)、(Pset，Qset)的二次函数，得到第一曲线
Figure FDA0002518642810000021
拟合通过(Pset，Qset)、(Pmax，0)的二次函数，得到第二曲线
Figure FDA0002518642810000022
拟合通过(Pmax，0)、(Pcross，Qcross)的二次函数，得到第三曲线
Figure FDA0002518642810000023
拟合通过(Pcross，Qcross)、(0，-V2/Xd)的直线，得到第一直线；所述第一曲线、第二曲线、第三曲线、第一直线和直线P＝0在以P为横坐标，以Q为纵坐标的坐标平面上形成的封闭图形即为PQ稳定区域，所述PQ稳定区域的边界即为所述第一曲线、第二曲线、第三曲线、第一直线和直线P＝0的一部分。
2.根据权利要求1所述的一种电力系统电力平衡控制方法，其特征在于，步骤(2)中的所述有功出力不平衡程度是指电力系统实时有功功率缺额。
3.根据权利要求2所述的一种电力系统电力平衡控制方法，其特征在于，步骤(3)中所述承担的方式包括平均分配、按照额定容量分配、按照剩余容量分配。
4.根据权利要求3所述的一种电力系统电力平衡控制方法，其特征在于，步骤(4)中根据发电机i的所述PQ稳定区域的所述边界与直线P＝Pti的交点的坐标得到所述发电机i在当前有功出力数值Pti对应的无功出力上、下限。
5.根据权利要求4所述的一种电力系统电力平衡控制方法，其特征在于，所述电力系统为包括多个发电机的电力系统。
6.根据权利要求5所述的一种电力系统电力平衡控制方法，其特征在于，所述发电机包括水力发电机和火力发电机和核能发电机。
7.根据权利要求6所述的一种电力系统电力平衡控制方法，其特征在于，所述发电机分散的设置在所述电力系统中。
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