CN112653151A - 一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法及系统，属于大电网潮流自动调整技术领域。本发明方法，包括：确定电力系统目标区域内负荷功率和直流线的目标值，及电力系统目标区域内的新能源场站出力占总装机容量的比例；确定电力系统目标区域内负荷功率、直流线的初始值；根据新能源场站出力占总装机容量的比例、初始值和目标值，确定新能源场站的有功出力的变化量；根据变化量，平衡新能源场站的有功缺额；通过以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿；以最优比例因子针对电网潮流进行调整。本发明可以在满足各项有功目标值的情况下，改善潮流难收敛的问题。

Description

一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法及系统

技术领域

本发明涉及大电网潮流自动调整技术领域，并且更具体地，涉及一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法及系统。

背景技术

在高比例新能源接入的背景下，系统潮流收敛性变差，而按照发电比例调整电力系统运行方式是整个电网稳定安全运行基础，但随着电力系统安全稳定特性与机理日趋复杂，电网运行控制难度不断加大，电网运行方式的计算量和调整内容也呈规模性地增长。此项工作过于依赖方式人员的工作经验，且调整的结果受方式人员的主观影响较大，不同人员调整出的结果不唯一；对于缺乏经验的新手来说，需要花费更长的时间才能得出需要的潮流结果，工作效率低下，急需相关调整策略予以辅助。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法，包括：

确定电力系统目标区域内负荷功率和直流线的目标值，及电力系统目标区域内的新能源场站出力占总装机容量的比例；

确定电力系统目标区域内负荷功率、直流线的初始值；

根据新能源场站出力占总装机容量的比例、初始值和目标值，确定新能源场站的有功出力的变化量；

根据变化量，平衡新能源场站的有功缺额；

新能源场站的有功缺额平衡完成后，根据新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无与预设的多个比例因子的乘积作为新能源场站出力的无功缺额，并通过以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿；

新能源场站的无功缺额补偿完成后，针对电力系统目标区域进行潮流计算，对收敛次数进行统计，选出在收敛次数最少情况下的比例因子作为最优比例因子，以最优比例因子针对电网潮流进行调整。

可选的，平衡新能源场站的有功缺额，包括：

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额；

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额。

可选的，第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额，包括：

获取确定的负荷功率的目标值和负荷功率的初始值的差值，确定负荷功率的变化量；

将电力系统目标区域的火电机组，以火电机组增加出力大小及减少出力大小进行排序；

当负荷功率的变化量为正值时，以火电机组增加出力顺序增加发电机有功至负荷功率最大值，直至有功补偿结束或火电机组用尽，当负荷负荷功率变化量为负值时，以火电机组减少出力顺序停运发电机，直至有功补偿结束或火电机组用尽。

可选的，第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额，包括：

获取确定的直流线的目标值和直流线的初始值的差值，确定直流线不平衡量；

根据确定的新能源场站出力比例，确定新能源场站的有功不平衡量；

将直流不平衡量与第一次平衡区域有功的差额的和，与新能源场站的有功不平衡量的差值，作为电力系统目标区域的不平衡量；

当电力系统目标区域不平衡量为正值时，将火电机组按照以增加出力从大到小的顺序逐一增加，至有功功率至最大值，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0；

当电力系统目标区域不平衡量为负值时，将火电机组以减少出力从大到小的顺序逐一关闭发电机，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0。

可选的，以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿，包括：

根据确定的新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无力与预设比例因子的乘积，作为无功缺额；所述若没有给定预设比例因子的值，比例因子的值取1；

将新能源场站的电容电抗以折算后的电抗值的绝对值的大小进行排序；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为正时，以电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电容，直至完成无功补偿；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为负时，电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电抗，直至完成无功补偿。

本发明还提出了一种基于无功补偿装置调整电网潮流的系统，包括：

目标值确定单元，确定电力系统目标区域内负荷功率和直流线的目标值，及电力系统目标区域内的新能源场站出力占总装机容量的比例；

初始值确定单元，确定电力系统目标区域内负荷功率、直流线的初始值；

处理单元，根据新能源场站出力占总装机容量的比例、初始值和目标值，确定新能源场站的有功出力的变化量；

第一补偿单元，根据变化量，平衡新能源场站的有功缺额；

第二补偿单元，新能源场站的有功缺额平衡完成后，根据新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无与预设的多个比例因子的乘积作为新能源场站出力的无功缺额，并通过以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿；

调整单元，新能源场站的无功缺额补偿完成后，针对电力系统目标区域进行潮流计算，对收敛次数进行统计，选出在收敛次数最少情况下的比例因子作为最优比例因子，以最优比例因子针对电网潮流进行调整。

可选的，平衡新能源场站的有功缺额，包括：

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额；

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额。

可选的，第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额，包括：

获取确定的负荷功率的目标值和负荷功率的初始值的差值，确定负荷功率的变化量；

将电力系统目标区域的火电机组，以火电机组增加出力大小及减少出力大小进行排序；

当负荷功率的变化量为正值时，以火电机组增加出力顺序增加发电机有功至负荷功率最大值，直至有功补偿结束或火电机组用尽，当负荷负荷功率变化量为负值时，以火电机组减少出力顺序停运发电机，直至有功补偿结束或火电机组用尽。

可选的，第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额，包括：

获取确定的直流线的目标值和直流线的初始值的差值，确定直流线不平衡量；

根据确定的新能源场站出力比例，确定新能源场站的有功不平衡量；

将直流不平衡量与第一次平衡区域有功的差额的和，与新能源场站的有功不平衡量的差值，作为电力系统目标区域的不平衡量；

当电力系统目标区域不平衡量为正值时，将火电机组按照以增加出力从大到小的顺序逐一增加，至有功功率至最大值，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0；

当电力系统目标区域不平衡量为负值时，将火电机组以减少出力从大到小的顺序逐一关闭发电机，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0。

可选的，以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿，包括：

根据确定的新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无力与预设比例因子的乘积，作为无功缺额；所述若没有给定预设比例因子的值，比例因子的值取1；

将新能源场站的电容电抗以折算后的电抗值的绝对值的大小进行排序；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为正时，以电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电容，直至完成无功补偿；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为负时，电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电抗，直至完成无功补偿。

本发明可以在满足各项有功目标值的情况下，改善潮流难收敛的问题。

附图说明

图1为本发明一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法流程图；

图2为本发明一种基于无功补偿装置调整电网潮流的系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提出了一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法，如图1所示，包括：

确定电力系统目标区域内负荷功率和直流线的目标值，及电力系统目标区域内的新能源场站出力占总装机容量的比例；

确定电力系统目标区域内负荷功率、直流线的初始值；

根据新能源场站出力占总装机容量的比例、初始值和目标值，确定新能源场站的有功出力的变化量；

根据变化量，平衡新能源场站的有功缺额；

新能源场站的有功缺额平衡完成后，根据新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无与预设的多个比例因子的乘积作为新能源场站出力的无功缺额，并通过以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿；

新能源场站的无功缺额补偿完成后，针对电力系统目标区域进行潮流计算，对收敛次数进行统计，选出在收敛次数最少情况下的比例因子作为最优比例因子，以最优比例因子针对电网潮流进行调整。

其中，平衡新能源场站的有功缺额，包括：

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额；

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额。

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额，包括：

获取确定的负荷功率的目标值和负荷功率的初始值的差值，确定负荷功率的变化量；

将电力系统目标区域的火电机组，以火电机组增加出力大小及减少出力大小进行排序；

当负荷功率的变化量为正值时，以火电机组增加出力顺序增加发电机有功至负荷功率最大值，直至有功补偿结束或火电机组用尽，当负荷负荷功率变化量为负值时，以火电机组减少出力顺序停运发电机，直至有功补偿结束或火电机组用尽。

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额，包括：

获取确定的直流线的目标值和直流线的初始值的差值，确定直流线不平衡量；

根据确定的新能源场站出力比例，确定新能源场站的有功不平衡量；

将直流不平衡量与第一次平衡区域有功的差额的和，与新能源场站的有功不平衡量的差值，作为电力系统目标区域的不平衡量；

当电力系统目标区域不平衡量为正值时，将火电机组按照以增加出力从大到小的顺序逐一增加，至有功功率至最大值，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0；

当电力系统目标区域不平衡量为负值时，将火电机组以减少出力从大到小的顺序逐一关闭发电机，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0。

以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿，包括：

根据确定的新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无力与预设比例因子的乘积，作为无功缺额；所述若没有给定预设比例因子的值，比例因子的值取1；

将新能源场站的电容电抗以折算后的电抗值的绝对值的大小进行排序；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为正时，以电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电容，直至完成无功补偿；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为负时，电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电抗，直至完成无功补偿，最后与新能源场站初始电容电抗的投切状态进行比对，确认电容电抗的投切变化。

本发明还提出了一种基于无功补偿装置调整电网潮流的系统200，如图2所示，包括：

目标值确定单元201，确定电力系统目标区域内负荷功率和直流线的目标值，及电力系统目标区域内的新能源场站出力占总装机容量的比例；

初始值确定单元202，确定电力系统目标区域内负荷功率、直流线的初始值；

处理单元203，根据新能源场站出力占总装机容量的比例、初始值和目标值，确定新能源场站的有功出力的变化量；

第一补偿单元204，根据变化量，平衡新能源场站的有功缺额；

第二补偿单元205，新能源场站的有功缺额平衡完成后，根据新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无与预设的多个比例因子的乘积作为新能源场站出力的无功缺额，并通过以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿；

调整单元206，新能源场站的无功缺额补偿完成后，针对电力系统目标区域进行潮流计算，对收敛次数进行统计，选出在收敛次数最少情况下的比例因子作为最优比例因子，以最优比例因子针对电网潮流进行调整。

其中，平衡新能源场站的有功缺额，包括：

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额；

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额。

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额，包括：

获取确定的负荷功率的目标值和负荷功率的初始值的差值，确定负荷功率的变化量；

将电力系统目标区域的火电机组，以火电机组增加出力大小及减少出力大小进行排序；

当负荷功率的变化量为正值时，以火电机组增加出力顺序增加发电机有功至负荷功率最大值，直至有功补偿结束或火电机组用尽，当负荷负荷功率变化量为负值时，以火电机组减少出力顺序停运发电机，直至有功补偿结束或火电机组用尽。

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额，包括：

获取确定的直流线的目标值和直流线的初始值的差值，确定直流线不平衡量；

根据确定的新能源场站出力比例，确定新能源场站的有功不平衡量；

将直流不平衡量与第一次平衡区域有功的差额的和，与新能源场站的有功不平衡量的差值，作为电力系统目标区域的不平衡量；

当电力系统目标区域不平衡量为正值时，将火电机组按照以增加出力从大到小的顺序逐一增加，至有功功率至最大值，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0；

当电力系统目标区域不平衡量为负值时，将火电机组以减少出力从大到小的顺序逐一关闭发电机，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0。

以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿，包括：

根据确定的新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无力与预设比例因子的乘积，作为无功缺额；所述若没有给定预设比例因子的值，比例因子的值取1；

将新能源场站的电容电抗以折算后的电抗值的绝对值的大小进行排序；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为正时，以电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电容，直至完成无功补偿；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为负时，电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电抗，直至完成无功补偿。

本发明可以在满足各项有功目标值的情况下，改善潮流难收敛的问题。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于无功补偿装置调整电网潮流的方法，所述方法包括：

确定电力系统目标区域内负荷功率和直流线的目标值，及电力系统目标区域内的新能源场站出力占总装机容量的比例；

确定电力系统目标区域内负荷功率、直流线的初始值；

根据新能源场站出力占总装机容量的比例、初始值和目标值，确定新能源场站的有功出力的变化量；

根据变化量，平衡新能源场站的有功缺额；

新能源场站的有功缺额平衡完成后，根据新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无与预设的多个比例因子的乘积作为新能源场站出力的无功缺额，并通过以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿；

新能源场站的无功缺额补偿完成后，针对电力系统目标区域进行潮流计算，对收敛次数进行统计，选出在收敛次数最少情况下的比例因子作为最优比例因子，以最优比例因子针对电网潮流进行调整。

2.根据权利要求1所述的方法，所述平衡新能源场站的有功缺额，包括：

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额；

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额。

3.根据权利要求2所述的方法，所述第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额，包括：

获取确定的负荷功率的目标值和负荷功率的初始值的差值，确定负荷功率的变化量；

将电力系统目标区域的火电机组，以火电机组增加出力大小及减少出力大小进行排序；

当负荷功率的变化量为正值时，以火电机组增加出力顺序增加发电机有功至负荷功率最大值，直至有功补偿结束或火电机组用尽，当负荷负荷功率变化量为负值时，以火电机组减少出力顺序停运发电机，直至有功补偿结束或火电机组用尽。

4.根据权利要求2所述的方法，所述第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额，包括：

获取确定的直流线的目标值和直流线的初始值的差值，确定直流线不平衡量；

根据确定的新能源场站出力比例，确定新能源场站的有功不平衡量；

将直流不平衡量与第一次平衡区域有功的差额的和，与新能源场站的有功不平衡量的差值，作为电力系统目标区域的不平衡量；

当电力系统目标区域不平衡量为正值时，将火电机组按照以增加出力从大到小的顺序逐一增加，至有功功率至最大值，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0；

当电力系统目标区域不平衡量为负值时，将火电机组以减少出力从大到小的顺序逐一关闭发电机，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0。

5.根据权利要求1所述的方法，所述以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿，包括：

根据确定的新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无力与预设比例因子的乘积，作为无功缺额；所述若没有给定预设比例因子的值，比例因子的值取1；

将新能源场站的电容电抗以折算后的电抗值的绝对值的大小进行排序；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为正时，以电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电容，直至完成无功补偿；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为负时，电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电抗，直至完成无功补偿。

6.一种基于无功补偿装置调整电网潮流的系统，所述系统包括：

目标值确定单元，确定电力系统目标区域内负荷功率和直流线的目标值，及电力系统目标区域内的新能源场站出力占总装机容量的比例；

初始值确定单元，确定电力系统目标区域内负荷功率、直流线的初始值；

处理单元，根据新能源场站出力占总装机容量的比例、初始值和目标值，确定新能源场站的有功出力的变化量；

第一补偿单元，根据变化量，平衡新能源场站的有功缺额；

第二补偿单元，新能源场站的有功缺额平衡完成后，根据新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无与预设的多个比例因子的乘积作为新能源场站出力的无功缺额，并通过以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿；

调整单元，新能源场站的无功缺额补偿完成后，针对电力系统目标区域进行潮流计算，对收敛次数进行统计，选出在收敛次数最少情况下的比例因子作为最优比例因子，以最优比例因子针对电网潮流进行调整。

7.根据权利要求6所述的系统，所述平衡新能源场站的有功缺额，包括：

第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额；

第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额。

8.根据权利要求7所述的系统，所述第一步平衡电力系统目标区域的负荷有功缺额，包括：

获取确定的负荷功率的目标值和负荷功率的初始值的差值，确定负荷功率的变化量；

将电力系统目标区域的火电机组，以火电机组增加出力大小及减少出力大小进行排序；

当负荷功率的变化量为正值时，以火电机组增加出力顺序增加发电机有功至负荷功率最大值，直至有功补偿结束或火电机组用尽，当负荷负荷功率变化量为负值时，以火电机组减少出力顺序停运发电机，直至有功补偿结束或火电机组用尽。

9.根据权利要求7所述的系统，所述第二步平衡电力系统目标区域整体有功缺额，包括：

获取确定的直流线的目标值和直流线的初始值的差值，确定直流线不平衡量；

根据确定的新能源场站出力比例，确定新能源场站的有功不平衡量；

将直流不平衡量与第一次平衡区域有功的差额的和，与新能源场站的有功不平衡量的差值，作为电力系统目标区域的不平衡量；

当电力系统目标区域不平衡量为正值时，将火电机组按照以增加出力从大到小的顺序逐一增加，至有功功率至最大值，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0；

当电力系统目标区域不平衡量为负值时，将火电机组以减少出力从大到小的顺序逐一关闭发电机，直至完全补偿后，调整最后一台参与调整的火电机组有功出力，使不平衡量为0。

10.根据权利要求6所述的系统，所述以投切无功补偿装置的方式对无功缺额进行补偿，包括：

根据确定的新能源场站出力占总装机容量的比例确定应发无功，将应发无力与预设比例因子的乘积，作为无功缺额；所述若没有给定预设比例因子的值，比例因子的值取1；

将新能源场站的电容电抗以折算后的电抗值的绝对值的大小进行排序；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为正时，以电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电容，直至完成无功补偿；

当新能源场站的电容电抗均未投入且无功缺额为负时，电抗值的绝对值从小到大的顺序投入电抗，直至完成无功补偿。

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