CN112865108A - 一种基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法 - Google Patents
一种基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于电网调度技术领域,尤其涉及一种基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法。本发明方法利用电网实时运行的模型和数据,从整个系统的角度,通过仿真潮流计算形成电网数据和AVC策略的闭环控制,通过仿真数据分析对电网最佳无功电压调整方案给出建议和指导,以电压安全和优质为约束,以系统运行经济性为目标,连续闭环的进行电压的实时优化控制。通过连续循环执行本方法,实现多种典型日断面条件下电网无功电压自动控制仿真,为电网多种负荷状态下自动电压控制参数的设置提共参考和依据,优化无功电压自动控制策略,提高无功电压自动控制水平。
Description
技术领域
本发明属于电网调度技术领域,尤其涉及一种基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法。
背景技术
自动电压控制(以下简称AVC,Automatic Voltage Control)系统是实现输电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(以下简称EMS)之上,能够利用输电网实时运行数据,从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案,自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。
在我国的电网系统中电压是电能质量的重要指标,合理的电压无功控制不仅可以提高电网的电压合格水平,还能够较好的减少电网的整体损耗。在实际应用中,随着电网的快速建设以及用电量的快速变化,电网调度往往不能及时的根据电网负荷变化调整无功控制参数,存在一些电压无功控制不合理的问题。
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算,它根据给定的数据,计算母线的电压、各元件的功率及网损,并对电网各处的运行状态进行评估。再根据计算得到的数据对电网系统的运行进行监测和优化。对于正在运行的电力系统,通过潮流计算可以评估当前系统中母线的电压、支路的功率等参数是否超限;如果出现异常,就应采取措施,调整运行方式。
发明内容
本发明目的是提出一种基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法,以克服已有技术的缺点,利用电网实时运行的模型和数据,从整个系统的角度,通过仿真潮流计算形成电网数据和AVC策略的闭环控制。
本发明提出的基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法,包括以下步骤:
(1)设定电网自动电压控制周期为Tc;
(2)从电网的电压自动控制的历史断面中,读取设定参考日的电网模型M和288点基态电网潮流断面Fi,形成以下两种仿真文件:Fm,i电网288点运行方式文件以及Fsch电网方式调整数据文件,其中:
288点电网运行方式文件Fm,i的表达式为:
Fm,i=[i,i=1,..288]{Ldm,i,Unm,i,Bsm,i,Xfm,i,Devm,i};
其中,下标i为采样时刻,Ldm,i、Unm,i、Bsm,i、Xfm,i和Devm,i分别为与参考日的第i采样时刻相对应的电网模型中负荷Ldm,i、发电机组Unm,i、电网母线Bsm,i、电网变压器Xfm,i和设备Devm,i的信息数组,其中设备包括开关和变压器分接头;
电网负荷信息数组包含:负荷有功Ldm,i,p和负荷无功Ldm,i,q两部分,即:
Ldm,i=[Ldm,i,p,Ldm,i,q];
发电机组信息数组包含:发电机组有功Unm,i,p和发电机组无功Unm,i,q两部分,即:
Unm,i=[Unm,i,p,Unm,i,q];
电网母线信息数组包含:母线名称Bsm,i,name和母线电压Bsm,i,val两部分,即:
Bsm,i=[Bsm,i,name,Bsm,i,val];
电网变压器信息数组包含:变压器有功Xfm,i,p和变压器无功Xfm,i,q两部分,即:
Xfm,i=[Xfm,i,p,Xfm,i,q];
设备信息数组包含:开关状态Cbm,i和变压器分接头Oltcm,i两部分,即:
Devm,i=[Cbm,i,Oltcm,i];
其中,开关状态Cbm,i包含:开关名称Cbm,i,name和开关状态Cbm,i,val,即:
Cbm,i=[Cbm,i,name,Cbm,i,val];
变压器分接头Oltcm,i包含:分接头名称Oltcm,i,name和分接头挡位Oltcm,i,val,即:
Oltcm,i=[Oltcm,i,name,Oltcm,i,val];
Fsch电网方式调整数据文件的表达式如下:
Fsch={BSsch};
其中,BSsch为电网母线中需调节母线的调整信息,设需调节母线的序号为n,n=1......N,N表示文件Fsch中纪录的需调节母线的总数量,即:
BSsch=[n,n=1,..N][busn,Un,min,Un,max,Tn,start,Tn,end];
其中,busn为第n条记录的需调节母线的名称,Un,min为第n条记录的需调节母线的电压下限值,Un,max为第n条记录的需调节母线的电压上限值,Tn,start,Tn,end分别为第n条记录的需调节母线的调整生效的开始时刻和结束时刻;
(3)建立一个初始电网模型FN:设定初始电网模型为参考日第0:00时刻的基态电网潮流断面F0,包括电网发电机的机端电压、发电机有功,负荷有功、负荷无功、开关状态和变压器分接头挡位,具体过程如下:
(3-1)设定电网中可调节发电机组的序号为g,g=1......G,G表示电网模型M中可调节发电机组的总数量,G0,v和G0,p分别为可调节发电机组的初始电压和初始有功:
G0,v=[g,g=1,..G][V0,g];
G0,p=[g,g=1,..G][P0,g];
其中,V0,g和P0,g分别为第g个可调节发电机组的初始电压和初始有功;
(3-2)设定电网中可调节负荷的序号为l,l=1......L,L表示电网模型M中可调节负荷的总数量,L0,p和L0,q为可调节负荷的初始有功和初始无功:
L0,p=[l,l=1,..L][P0,l];
L0,q=[l,l=1,..L][Q0,l];
其中,P0,l和Q0,l分别为第l个可调节负荷的初始有功和初始无功;
(3-3)设定电网中可控开关的序号为c,c=1......C,C表示电网模型M中可控开关的总数量,Cb0为可控开关的初始状态数组:
Cb0=[c,c=1,..C][Open0,c];
其中,Open0,c为第c个可控开关的初始分合状态:
(3-4)设定电网中变压器可控分接头的序号为t,t=1......T,T表示电网模型M中变压器可控分接头的总数量,Oltc0为变压器可控分接头的初始挡位数组:
Oltc0=[t,t=1,..T][Tap0,t];
其中,Tap0,t为初始第t个变压器可控分接头的挡位:
(3-5)设定电网电压自动控制中可控制母线的序号为s,s=1......S,S表示电网模型M中可控制母线的总数量,Bs0为可控制母线的初始状态数组:
Us,i,min和Us,i,max分为与第s条可控制母线在第i个采样时刻相对应的初始上限值和初始下限值;
(3-6)根据以上描述,得到初始电网模型FN如下:
FN=[G0,v,G0,p,L0,p,L0,q,Cb0,Oltc0,Bs0];
(4)在仿真启动的第0:00时刻,根据步骤(2)中的电网方式调整数据文件Fsch,对步骤(3-5)可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,得到新的可控制母线电压状态数组Bs0,new,包括以下步骤:
(4-1)对步骤(2)的电网方式调整数据文件Fsch进行检测,若电网方式调整数据文件Fsch中记录有需调节母线的信息,则进行步骤(4-2),若电网方式调整数据文件Fsch中没有记录需调节母线的信息,则进行步骤(5);
(4-2)根据步骤(2)中的电网方式调整数据文件Fsch,对步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,更新过程如下:
(4-2-1)从步骤(2)的电网方式调整文件Fsch中读取第n条需调节母线的名称busn和电压调整限值Un,min,Un,max,并将该需调节母线调整生效的开始时刻和结束时刻记为Tn,i,start,Tn,i,end;
(4-2-2)根据步骤(4-2-1)的需调节母线信息,对步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,方法如下:
(4-2-2-1)根据步骤(4-2-1)中得到的第n条需调节母线的名称busn,从步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0中,检索到第n条需调节母线在数组Bs0中的位置,将该位置记为s0;
(4-2-2-2)用步骤(4-2-1)中读取的需调节母线的电压调整限值Un,min,Un,max、调整生效的开始时刻和结束时刻Tn,i,start,Tn,i,end和步骤(4-2-2-1)中得到的需调节母线序号s0,对步骤(3-5)中可控制母线初始状态数组Bs0的Un,min,Un,max进行替换,得到时段Tn,i,start,Tn,i,end内可控制母线新的电压限值如下:
进而得到一个新的可控制母线电压状态数组Bs0,new如下:
(5)在参考日第0:00时刻,对基态电网进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F0,out:
F0,out=[Bs0,out,Xf0.out,Cp0,out,Un0,out,Cb0,out,Ln0,out,Ld0,out];
其中,Bs0,out为第0:00时刻电网母线信息,Xf0.out为第0:00时刻电网变压器信息,Cp0,out为第0:00时刻电网容抗器信息,Un0,out为第0:00时刻电网发电机组信息,Cb0,out为第0:00时刻电网开关信息,Ln0,out为第0:00时刻电网线路信息,Ld0,out为第0:00时刻电网负荷信息;
(6)根据步骤(5)的潮流计算结果,在第0:00时刻进行自动电压控制计算,输出得到电厂母线、容抗器、变压器分接头的相应控制参数A0,strg:
A0,strg=[DVC0,stg,SVC0,strg];
其中,DVC0,stg为第0:00时刻的变电站控制参数,SVC0,strg为第0:00时刻的电厂母线控制参数,其中:
变电站控制参数DVC0,stg为:
DVC0,stg=[[x,x=0,..X]Cp0,x,strg,[y,y=0,..Y]Oltc0,y,strg];
其中,x为容抗器控制参数记录序号,x=0......X,X表示容抗器控制参数记录总数量,y为变压器分接头控制参数记录序号,y=0......Y,Y为变压器分接头控制参数记录总数量,Cp0,x,strg为第x条容抗器控制参数,Oltc0,y,strg为第y条变压器分接头控制参数;
电厂母线控制参数SVC0,strg为:
SVC0,strg=[[z,z=0,..Z]Bs0,z,strg];
其中,z为电厂母线控制参数记录序号,z=0......Z,Z表示电厂母线控制参数记录的总数量,Bs0,z,strg为第z条电厂母线控制参数;
(7)根据步骤(6)的电厂母线、容抗器、变压器分接头的相应控制参数A0,strg,对步骤(3)的初始电网模型FN进行更新,并利用更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,包括以下步骤:
(7-1)从步骤(6)的变电站控制参数DVC0,stg中读取第x0条容抗器控制参数并对容抗器控制参数进行判断,若容抗器控制参数为投入运行,则设置与容抗器相对应的开关状态为闭合,若容抗器控制参数为退出运行,则设置与容抗器相对应的开关状态为分开;根据上述开关状态,在步骤(3)的初始电网模型FN查找该开关在可控开关初始状态数组Cb0中的位置,并将该位置记为c0,对初始电网模型FN中的开关状态进行更新:
(7-2)从步骤(6)的变电站控制参数DVC0,stg中读取第y0条变压器分接头控制参数得到变压器分接头对应的挡位值在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第y0条变压器分接头在初始挡位数组Oltc0中的位置,并将该位置记为t0,并对初始电网模型FN中的变压器分接头挡位进行更新:
U0,adjup=[u1,u1=1,..U1]G0,up;
在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第u1个电厂发电机组在可调节发电机组初始状态数组G0,v中的位置,并将该位置记为g1,根据上述机端电压调整目标值和位置g1,对初始电网模型FN中可调节发电机组的初始电压进行更新如下:
U0,adjdn=[u2,u2=1,..U2]G0,down;
在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第u2个电厂发电机组在可调节发电机组初始状态数组G0,v中的位置,并将该位置记为g2,根据上述机端电压调整目标值和位置g2,对初始电网模型FN中可调节发电机组的初始电压进行更新如下:
(7-4)利用上述更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F′0,out:
F′0,out=[Bs′0,out,Xf′0.out,Cp′0,out,Un′0,out,Cb′0,out,Ln′0,out,Ld′0,out];
(7-5)从步骤(7-4)的数组F′0,out中,得到与自动电压控制设备相关的变压器分接头Oltcstrg,out数组、与容抗器对应的开关Cbstrg,cp数组和发电机组机端电压Gstrg,out数组;
(8)在参考日第二采样时刻,读取相应的电网运行方式文件Fm,1,并在当前电网潮流结构中更新,包括以下步骤:
(8-1)使当前电网潮流计算模型中使与容抗器相连的开关以外的其他开关的运行为第二采样时刻Fm,1中状态,具体更新如下:
根据电网运行方式文件Fm,1,使与容抗器相连的开关以外的其他开关运行状态为:
Cb0=Cbm,1;
使与容抗器相连的开关以及变压器分接头保持步骤(7-5)中的运行状态,即:
Cb0=Cbstrg,cp;
Oltc0=Oltcstrg,out;
(8-2)使电厂发电机组的机端电压保持步骤(7-5)中的运行状态,即:
G0,v=Gstrg,out;
(8-3)根据电网运行方式文件Fm,1,使电厂发电机组有功、可控负荷有功、可控负荷无功为:
G0,p=Unm,1,p;
Ld0,p=Ldm,1,p;
Ld0,q=Ldm,1,q;
(9)利用第二采样时刻调整后的电网结构,重复步骤(5),进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F1,out:
F1,out=[Bs1,out,Xf1.out,Cp1,out,Un1,out,Cb1,out,Ln1,out,Ld1,out];
其中:Bs1,out为第二采样时刻电网母线信息,Xf1.out为第二采样时刻电网变压器信息,Cp1,out为第二采样时刻电网容抗器信息,Un1,out为第二采样时刻电网机组信息,Cb1,out为第二采样时刻电网开关信息,Ln1,out为第二采样时刻电网线路信息,Ld1,out为第二采样时刻电网负荷信息;
(10)根据步骤(9)得到的潮流信息数组F1,out,重复步骤(6),计算得到第二采样时刻的自动电压控制参数数组A1strg:
A1,strg=[DVC1,stg,SVC1,strg];
DVC1,stg=[[x,x=0,..X]Cp1,x,strg,[y,y=0,..Y]Oltc1,y,strg];
SVC1,strg=[[z,z=0,..Z]Bs1,z,strg];
(11)用步骤(10)的自动电压控制参数数组A1strg,对步骤(3)的初始电网模型FN进行更新,重复步骤(7),利用更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F′1,out;
(12)遍历所有采样时刻,重复步骤(8)~步骤(11),输出仿真结果如下:
a、全天电网运行数据:
Fout=[f,f=1,..F][Bsf,out,Xff.out,Cpf,out,Unf,out];
其中,f为电网运行数据序号,f=0......F,F表示电网运行数据的总数量,Bsf,out为第f个断面电网运行数据中母线信息,Xff,out为第f个断面电网运行数据中主变信息,Cpf,out为第f个断面电网运行数据中容抗器信息,Unf,out为第f个断面电网运行数据中机组信息。
b、全天自动电压控制参数:
Astrg=[k,k=1,..K][Bsk,stg,Cpk,strg,Oltck,strg];
其中,k为自动电压控制参数序号,k=0......K,K表示自动电压控制参数的总数量。Bsk,stg为第k条自动电压控制参数对应的电厂母线调整信息,Cpk,strg为第k条自动电压控制参数对应的容抗器投切信息,Oltck,strg为第k条自动电压控制参数对应的主变分头调整信息;
实现基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真。
本发明提出的基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法,其优点是:
本发明基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法,利用电网实时运行的模型和数据,从整个系统的角度,通过仿真潮流计算形成电网数据和AVC策略的闭环控制,通过仿真数据分析对电网最佳无功电压调整方案给出建议和指导,以电压安全和优质为约束,以系统运行经济性为目标,连续闭环的进行电压的实时优化控制。本发明方法可以通过连续循环执行,实现多种典型日断面条件下电网无功电压自动控制仿真,为电网多种负荷状态下自动电压控制参数的设置提共参考和依据,优化无功电压自动控制策略,提高无功电压自动控制水平。因此本发明方法克服了传统电网无功电压管理机制中存在的不足,有效地解决电网实际运行中的电压控制问题。本方法通过仿真潮流计算能够将电网的典型日断面和基于实际AVC程序给出的策略进行闭环模拟控制,通过对仿真输出结果数据的统计和分析,对实际电网无功电压控制中调压参数的设置给出积极建议和指导,有效地克服传统电网无功电压管理机制中存在的不足,确保电网安全运行,给客户带来更优质的用户体验。
附图说明
图1是本发明方法的流程框图。
图2是本发明方法中步骤(7)的流程框图。
具体实施方式
本发明提出的基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法,其流程框图如图1所示,包括以下步骤:
(1)设定电网自动电压控制周期为Tc;
(2)从电网的电压自动控制的历史断面中,读取设定参考日的电网模型M和288点基态电网潮流断面Fi,形成以下两种仿真文件:Fm,i电网288点运行方式文件以及Fsch电网方式调整数据文件,其中:
288点电网运行方式文件Fm,i的表达式为:
Fm,i=[i,i=1,..288]{Ldm,i,Unm,i,Bsm,i,Xfm,i,Devm,i};
其中,下标i为采样时刻,Ldm,i、Unm,i、Bsm,i、Xfm,i和Devm,i分别为与参考日的第i采样时刻(本发明的一个实施例中每5分钟为一个采样时刻)相对应的电网模型中负荷Ldm,i、发电机组Unm,i、电网母线Bsm,i、电网变压器Xfm,i和设备Devm,i的信息数组,其中设备包括开关和变压器分接头;
电网负荷信息数组包含:负荷有功Ldm,i,p和负荷无功Ldm,i,q两部分,即:
Ldm,i=[Ldm,i,p,Ldm,i,q];
发电机组信息数组包含:发电机组有功Unm,i,p和发电机组无功Unm,i,q两部分,即:
Unm,i=[Unm,i,p,Unm,i,q];
电网母线信息数组包含:母线名称Bsm,i,name和母线电压Bsm,i,val两部分,即:
Bsm,i=[BSm,i,name,Bsm,i,val];
电网变压器信息数组包含:变压器有功Xfm,i,p和变压器无功Xfm,i,q两部分,即:
Xfm,i=[Xfm,i,p,Xfm,i,q];
设备信息数组包含:开关状态Cbm,i和变压器分接头Oltcm,i两部分,即:
Devm,i=[Cbm,i,Oltcm,i];
其中,开关状态Cbm,i包含:开关名称Cbm,i,name和开关状态Cbm,i,val,即:
Cbm,i=[Cbm,i,name,Cbm,i,val];
变压器分接头Oltcm,i包含:分接头名称Oltcm,i,name和分接头挡位Oltcm,i,val,即:
Oltcm,i=[Oltcm,i,name,Oltcm,i,val];
Fsch电网方式调整数据文件的表达式如下:
Fsch={BSsch};
其中,BSsch为电网母线中需调节母线的调整信息,设需调节母线的序号为n,n=1......N,N表示文件Fsch中纪录的需调节母线的总数量,即:
BSsch=[n,n=1,..N][busn,Un,min,Un,max,Tn,start,Tn,end];
其中,busn为第n条记录的需调节母线的名称,Un,min为第n条记录的需调节母线的电压下限值,Un,max为第n条记录的需调节母线的电压上限值,Tn,start,Tn,end分别为第n条记录的需调节母线的调整生效的开始时刻和结束时刻;
(3)建立一个初始电网模型FN:设定初始电网模型为参考日第0:00时刻的基态电网潮流断面F0,包括电网发电机的机端电压、发电机有功,负荷有功、负荷无功、开关状态和变压器分接头挡位,具体过程如下:
(3-1)设定电网中可调节发电机组的序号为g,g=1......G,G表示电网模型M中可调节发电机组的总数量,G0,v和G0,p分别为可调节发电机组的初始电压和初始有功:
G0,v=[g,g=1,..G][V0,g];
G0,p=[g,g=1,..G][P0,g];
其中,V0,g和P0,g分别为第g个可调节发电机组的初始电压和初始有功;
(3-2)设定电网中可调节负荷的序号为l,l=1......L,L表示电网模型M中可调节负荷的总数量,L0,p和L0,q为可调节负荷的初始有功和初始无功:
L0,p=[l,l=1,..L][P0,l];
L0,q=[l,l=1,..L][Q0,l];
其中,P0,l和Q0,l分别为第l个可调节负荷的初始有功和初始无功;
(3-3)设定电网中可控开关的序号为c,c=1......C,C表示电网模型M中可控开关的总数量,Cb0为可控开关的初始状态数组:
Cb0=[c,c=1,..C][Open0,c];
其中,Open0,c为第c个可控开关的初始分合状态:
(3-4)设定电网中变压器可控分接头的序号为t,t=1......T,T表示电网模型M中变压器可控分接头的总数量,Oltc0为变压器可控分接头的初始挡位数组:
Oltc0=[t,t=1,..T][Tap0,t];
其中,Tap0,t为初始第t个变压器可控分接头的挡位:
(3-5)设定电网电压自动控制中可控制母线的序号为s,s=1......S,S表示电网模型M中可控制母线的总数量,Bs0为可控制母线的初始状态数组:
Us,i,min和Us,i,max分为与第s条可控制母线在第i个采样时刻相对应的初始上限值和初始下限值;
(3-6)根据以上描述,得到初始电网模型FN如下:
FN=[G0,v,G0,p,L0,p,L0,q,Cb0,Oltc0,Bs0];
(4)在仿真启动的第0:00时刻,根据步骤(2)中的电网方式调整数据文件Fsch,对步骤(3-5)可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,得到新的可控制母线电压状态数组Bs0,new,包括以下步骤:
(4-1)对步骤(2)的电网方式调整数据文件Fsch进行检测,若电网方式调整数据文件Fsch中记录有需调节母线的信息,则进行步骤(4-2),若电网方式调整数据文件Fsch中没有记录需调节母线的信息,则进行步骤(5);
(4-2)根据步骤(2)中的电网方式调整数据文件Fsch,对步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,更新过程如下:
(4-2-1)从步骤(2)的电网方式调整文件Fsch中读取第n条需调节母线的名称busn和电压调整限值Un,min,Un,max,并将该需调节母线调整生效的开始时刻和结束时刻记为Tn,i,start,Tn,i,end;
(4-2-2)根据步骤(4-2-1)的需调节母线信息,对步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,方法如下:
(4-2-2-1)根据步骤(4-2-1)中得到的第n条需调节母线的名称busn,从步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0中,检索到第n条需调节母线在数组Bs0中的位置,将该位置记为s0;
(4-2-2-2)用步骤(4-2-1)中读取的需调节母线的电压调整限值Un,min,Un,max、调整生效的开始时刻和结束时刻Tn,i,start,Tn,i,end和步骤(4-2-2-1)中得到的需调节母线序号s0,对步骤(3-5)中可控制母线初始状态数组Bs0的Un,min,Un,max进行替换,得到时段Tn,i,start,Tn,i,end内可控制母线新的电压限值如下:
进而得到一个新的可控制母线电压状态数组Bs0,new如下:
(5)在参考日第0:00时刻,对基态电网进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F0,out:
F0,out=[Bs0,out,Xf0.out,Cp0,out,Un0,out,Cb0,out,Ln0,out,Ld0,out];
其中,Bs0,out为第0:00时刻电网母线信息,Xf0.out为第0:00时刻电网变压器信息,Cp0,out为第0:00时刻电网容抗器信息,Un0,out为第0:00时刻电网发电机组信息,Cb0,out为第0:00时刻电网开关信息,Ln0,out为第0:00时刻电网线路信息,Ld0,out为第0:00时刻电网负荷信息;
(6)根据步骤(5)的潮流计算结果,在第0:00时刻进行自动电压控制计算,输出得到电厂母线、容抗器、变压器分接头的相应控制参数A0,strg:
A0,strg=[DVC0,stg,SVC0,strg];
其中,DVC0,stg为第0:00时刻的变电站控制参数,SVC0,strg为第0:00时刻的电厂母线控制参数,其中:
变电站控制参数DVC0,stg为:
DVC0,stg=[[x,x=0,..X]Cp0,x,strg,[y,y=0,..Y]Oltc0,y,strg];
其中,x为容抗器控制参数记录序号,x=0......X,X表示容抗器控制参数记录总数量,y为变压器分接头控制参数记录序号,y=0......Y,Y为变压器分接头控制参数记录总数量,Cp0,x,strg为第x条容抗器控制参数,Oltc0,y,strg为第y条变压器分接头控制参数;
电厂母线控制参数SVC0,strg为:
SVC0,strg=[[z,z=0,..Z]Bs0,z,strg];
其中,z为电厂母线控制参数记录序号,z=0......Z,Z表示电厂母线控制参数记录的总数量,Bs0,z,strg为第z条电厂母线控制参数;
(7)根据步骤(6)的电厂母线、容抗器、变压器分接头的相应控制参数A0,strg,对步骤(3)的初始电网模型FN进行更新,并利用更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,其流程如图2所示,包括以下步骤:
(7-1)从步骤(6)的变电站控制参数DVC0,stg中读取第x0条容抗器控制参数并对容抗器控制参数进行判断,若容抗器控制参数为投入运行,则设置与容抗器相对应的开关状态为闭合,若容抗器控制参数为退出运行,则设置与容抗器相对应的开关状态为分开;根据上述开关状态,在步骤(3)的初始电网模型FN查找该开关在可控开关初始状态数组Cb0中的位置,并将该位置记为c0,对初始电网模型FN中的开关状态进行更新:
(7-2)从步骤(6)的变电站控制参数DVC0,stg中读取第y0条变压器分接头控制参数得到变压器分接头对应的挡位值在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第y0条变压器分接头在初始挡位数组Oltc0中的位置,并将该位置记为t0,并对初始电网模型FN中的变压器分接头挡位进行更新:
U0,adjup=[u1,u1=1,..U1]G0,up;
在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第u1个电厂发电机组在可调节发电机组初始状态数组G0,v中的位置,并将该位置记为g1,根据上述机端电压调整目标值和位置g1,对初始电网模型FN中可调节发电机组的初始电压进行更新如下:
U0,adjdn=[u2,u2=1,..U2]G0,down;
在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第u2个电厂发电机组在可调节发电机组初始状态数组G0,v中的位置,并将该位置记为g2,根据上述机端电压调整目标值和位置g2,对初始电网模型FN中可调节发电机组的初始电压进行更新如下:
(7-4)利用上述更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F′0,out:
F′0,out=[Bs′0,out,Xf′0.out,Cp′0,out,Un′0,out,Cb′0,out,Ln′0,out,Ld′0,out];
(7-5)从步骤(7-4)的数组F′0,out中,得到与自动电压控制设备相关的变压器分接头Oltcstrg,out数组、与容抗器对应的开关Cbstrg,cp数组和发电机组机端电压Gstrg,out数组;
(8)在参考日第二采样时刻,读取相应的电网运行方式文件Fm,1,并在当前电网潮流结构中更新,包括以下步骤:
(8-1)使当前电网潮流计算模型中使与容抗器相连的开关以外的其他开关的运行为第二采样时刻Fm,1中状态,具体更新如下:
根据电网运行方式文件Fm,1,使与容抗器相连的开关以外的其他开关运行状态为:
Cb0=Cbm,1;
使与容抗器相连的开关以及变压器分接头保持步骤(7-5)中的运行状态,即:
Cb0=Cbstrg,cp;
Oltc0=Oltcstrg,out;
(8-2)使电厂发电机组的机端电压保持步骤(7-5)中的运行状态,即:
G0,v=Gstrg,out;
(8-3)根据电网运行方式文件Fm,1,使电厂发电机组有功、可控负荷有功、可控负荷无功为:
G0,p=Unm,1,p;
Ld0,p=Ldm,1,p;
Ld0,q=Ldm,1,q;
(9)利用第二采样时刻调整后的电网结构,重复步骤(5),进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F1,out:
F1,out=[Bs1,out,Xf1.out,Cp1,out,Un1,out,Cb1,out,Ln1,out,Ld1,out];
其中:Bs1,out为第二采样时刻电网母线信息,Xf1.out为第二采样时刻电网变压器信息,Cp1,out为第二采样时刻电网容抗器信息,Un1,out为第二采样时刻电网机组信息,Cb1,out为第二采样时刻电网开关信息,Ln1,out为第二采样时刻电网线路信息,Ld1,out为第二采样时刻电网负荷信息;
(10)根据步骤(9)得到的潮流信息数组F1,out,重复步骤(6),计算得到第二采样时刻的自动电压控制参数数组A1strg:
A1,strg=[DVC1,stg,SVC1,strg];
DVC1,stg=[[x,x=0,..X]Cp1,x,strg,[y,y=0,..Y]O1tc1,y,strg];
SVC1,strg=[[z,z=0,..Z]Bs1,z,strg];
(11)用步骤(10)的自动电压控制参数数组A1strg,对步骤(3)的初始电网模型FN进行更新,重复步骤(7),利用更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F′1,out;
(12)遍历所有采样时刻,重复步骤(8)~步骤(11),输出仿真结果如下:
a、全天电网运行数据:
Fout=[f,f=1,..F][Bsf,out,Xff.out,Cpf,out,Unf,out];
其中,f为电网运行数据序号,f=0......F,F表示电网运行数据的总数量,Bsf,out为第f个断面电网运行数据中母线信息,Xff,out为第f个断面电网运行数据中主变信息,Cpf,out为第f个断面电网运行数据中容抗器信息,Unf,out为第f个断面电网运行数据中机组信息。
b、全天自动电压控制参数:
Astrg=[k,k=1,..K][Bsk,stg,Cpk,strg,Oltck,strg];
其中,k为自动电压控制参数序号,k=0......K,K表示自动电压控制参数的总数量。Bsk,stg为第k条自动电压控制参数对应的电厂母线调整信息,Cpk,strg为第k条自动电压控制参数对应的容抗器投切信息,Oltck,strg为第k条自动电压控制参数对应的主变分头调整信息;
实现基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真。
Claims (1)
1.一种基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
(1)设定电网自动电压控制周期为Tc;
(2)从电网的电压自动控制的历史断面中,读取设定参考日的电网模型M和288点基态电网潮流断面Fi,形成以下两种仿真文件:Fm,i电网288点运行方式文件以及Fsch电网方式调整数据文件,其中:
288点电网运行方式文件Fm,i的表达式为:
Fm,i=[i,i=1,..288]{Ldm,i,Unm,i,Bsm,i,Xfm,i,Devm,i};
其中,下标i为采样时刻,Ldm,i、Unm,i、Bsm,i、Xfm,i和Devm,i分别为与参考日的第i采样时刻相对应的电网模型中负荷Ldm,i、发电机组Unm,i、电网母线Bsm,i、电网变压器Xfm,i和设备Devm,i的信息数组,其中设备包括开关和变压器分接头;
电网负荷信息数组包含:负荷有功Ldm,i,p和负荷无功Ldm,i,q两部分,即:
Ldm,i=[Ldm,i,p,Ldm,i,q];
发电机组信息数组包含:发电机组有功Unm,i,p和发电机组无功Unm,i,q两部分,即:
Unm,i=[Unm,i,p,Unm,i,q];
电网母线信息数组包含:母线名称Bsm,i,name和母线电压Bsm,i,val两部分,即:
Bsm,i=[Bsm,i,name,Bsm,i,val];
电网变压器信息数组包含:变压器有功Xfm,i,p和变压器无功Xfm,i,q两部分,即:
Xfm,i=[Xfm,i,p,Xfm,i,q];
设备信息数组包含:开关状态Cbm,i和变压器分接头Oltcm,i两部分,即:
Devm,i=[Cbm,i,Oltcm,i];
其中,开关状态Cbm,i包含:开关名称Cbm,i,name和开关状态Cbm,i,val,即:
Cbm,i=[Cbm,i,name,Cbm,i,val];
变压器分接头Oltcm,i包含:分接头名称Oltcm,i,name和分接头挡位Oltcm,i,val,即:
Oltcm,i=[Oltcm,i,name,Oltcm,i,val];
Fsch电网方式调整数据文件的表达式如下:
Fsch={BSsch};
其中,BSsch为电网母线中需调节母线的调整信息,设需调节母线的序号为n,n=1......N,N表示文件Fsch中纪录的需调节母线的总数量,即:
BSsch=[n,n=1,..N][busn,Un,min,Un,max,Tn,start,Tn,end];
其中,busn为第n条记录的需调节母线的名称,Un,min为第n条记录的需调节母线的电压下限值,Un,max为第n条记录的需调节母线的电压上限值,Tn,start,Tn,end分别为第n条记录的需调节母线的调整生效的开始时刻和结束时刻;
(3)建立一个初始电网模型FN:设定初始电网模型为参考日第0:00时刻的基态电网潮流断面F0,包括电网发电机的机端电压、发电机有功,负荷有功、负荷无功、开关状态和变压器分接头挡位,具体过程如下:
(3-1)设定电网中可调节发电机组的序号为g,g=1......G,G表示电网模型M中可调节发电机组的总数量,G0,v和G0,p分别为可调节发电机组的初始电压和初始有功:
G0,v=[g,g=1,..G][V0,g];
G0,p=[g,g=1,..G][P0,g];
其中,V0,g和P0,g分别为第g个可调节发电机组的初始电压和初始有功;
(3-2)设定电网中可调节负荷的序号为l,l=1...…L,L表示电网模型M中可调节负荷的总数量,L0,p和L0,q为可调节负荷的初始有功和初始无功:
L0,p=[l,l=1,..L][P0,l];
L0,q=[l,l=1,..L][Q0,l];
其中,P0,l和Q0,l分别为第l个可调节负荷的初始有功和初始无功;
(3-3)设定电网中可控开关的序号为c,c=1......C,C表示电网模型M中可控开关的总数量,Cb0为可控开关的初始状态数组:
Cb0=[c,c=1,..C][Open0,c];
其中,Open0,c为第c个可控开关的初始分合状态:
(3-4)设定电网中变压器可控分接头的序号为t,t=1......T,T表示电网模型M中变压器可控分接头的总数量,Oltc0为变压器可控分接头的初始挡位数组:
Oltc0=[t,t=1,..T][Tap0,t];
其中,Tap0,t为初始第t个变压器可控分接头的挡位:
(3-5)设定电网电压自动控制中可控制母线的序号为s,s=1......S,S表示电网模型M中可控制母线的总数量,Bs0为可控制母线的初始状态数组:
Us,i,min和Us,i,max分为与第s条可控制母线在第i个采样时刻相对应的初始上限值和初始下限值;
(3-6)根据以上描述,得到初始电网模型FN如下:
FN=[G0,v,G0,p,L0,p,L0,q,Cb0,Oltc0,Bs0];
(4)在仿真启动的第0:00时刻,根据步骤(2)中的电网方式调整数据文件Fsch,对步骤(3-5)可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,得到新的可控制母线电压状态数组Bs0,new,包括以下步骤:
(4-1)对步骤(2)的电网方式调整数据文件Fsch进行检测,若电网方式调整数据文件Fsch中记录有需调节母线的信息,则进行步骤(4-2),若电网方式调整数据文件Fsch中没有记录需调节母线的信息,则进行步骤(5);
(4-2)根据步骤(2)中的电网方式调整数据文件Fsch,对步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,更新过程如下:
(4-2-1)从步骤(2)的电网方式调整文件Fsch中读取第n条需调节母线的名称busn和电压调整限值Un,oun,Un,max,并将该需调节母线调整生效的开始时刻和结束时刻记为Tn,i,start,Tn,i,end;
(4-2-2)根据步骤(4-2-1)的需调节母线信息,对步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0进行更新,方法如下:
(4-2-2-1)根据步骤(4-2-1)中得到的第n条需调节母线的名称busn,从步骤(3-5)的可控制母线的初始状态数组Bs0中,检索到第n条需调节母线在数组Bs0中的位置,将该位置记为s0;
(4-2-2-2)用步骤(4-2-1)中读取的需调节母线的电压调整限值Un,min,Un,max、调整生效的开始时刻和结束时刻Tn,i,start,Tn,i,end和步骤(4-2-2-1)中得到的需调节母线序号s0,对步骤(3-5)中可控制母线初始状态数组Bs0的Un,min,Un,max进行替换,得到时段Tn,i,start,Tn,i,end内可控制母线新的电压限值如下:
进而得到一个新的可控制母线电压状态数组Bs0,new如下:
(5)在参考日第0:00时刻,对基态电网进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F0,out:
F0,out=[Bs0,out,Xf0.out,Cp0,out,Un0,out,Cb0,out,Ln0,out,Ld0,out];
其中,Bs0,out为第0:00时刻电网母线信息,Xf0.out为第0:00时刻电网变压器信息,Cp0,out为第0:00时刻电网容抗器信息,Un0,out为第0:00时刻电网发电机组信息,Cb0,out为第0:00时刻电网开关信息,Ln0,out为第0:00时刻电网线路信息,Ld0,out为第0:00时刻电网负荷信息;
(6)根据步骤(5)的潮流计算结果,在第0:00时刻进行自动电压控制计算,输出得到电厂母线、容抗器、变压器分接头的相应控制参数A0,strg:
A0,strg=[DVC0,stg,SVC0,strg];
其中,DVC0,stg为第0:00时刻的变电站控制参数,SVC0,strg为第0:00时刻的电厂母线控制参数,其中:
变电站控制参数DVC0,stg为:
DVC0,stg=[[x,x=0,..X]Cp0,x,strg,[y,y=0,..Y]Oltc0,y,strg];
其中,x为容抗器控制参数记录序号,x=0......X,X表示容抗器控制参数记录总数量,y为变压器分接头控制参数记录序号,y=0......Y,Y为变压器分接头控制参数记录总数量,Cp0,x,strg为第x条容抗器控制参数,Oltc0,y,strg为第y条变压器分接头控制参数;
电厂母线控制参数SVC0,strg为:
SVC0,strg=[[z,z=0,..Z]Bs0,z,strg];
其中,z为电厂母线控制参数记录序号,z=0......Z,Z表示电厂母线控制参数记录的总数量,Bs0,z,strg为第z条电厂母线控制参数;
(7)根据步骤(6)的电厂母线、容抗器、变压器分接头的相应控制参数A0,strg,对步骤(3)的初始电网模型FN进行更新,并利用更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,包括以下步骤:
(7-1)从步骤(6)的变电站控制参数DVC0,stg中读取第x0条容抗器控制参数并对容抗器控制参数进行判断,若容抗器控制参数为投入运行,则设置与容抗器相对应的开关状态为闭合,若容抗器控制参数为退出运行,则设置与容抗器相对应的开关状态为分开;根据上述开关状态,在步骤(3)的初始电网模型FN查找该开关在可控开关初始状态数组Cb0中的位置,并将该位置记为c0,对初始电网模型FN中的开关状态进行更新:
(7-2)从步骤(6)的变电站控制参数DVC0,stg中读取第y0条变压器分接头控制参数得到变压器分接头对应的挡位值在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第y0条变压器分接头在初始挡位数组Oltc0中的位置,并将该位置记为t0,并对初始电网模型FN中的变压器分接头挡位进行更新:
U0,adjup=[u1,u1=1,..U1]G0,up;
在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第u1个电厂发电机组在可调节发电机组初始状态数组G0,v中的位置,并将该位置记为g1,根据上述机端电压调整目标值和位置g1,对初始电网模型FN中可调节发电机组的初始电压进行更新如下:
U0,adidn=[u2,u2=1,..U2]G0,down;
在步骤(3)的初始电网模型FN中查找第u2个电厂发电机组在可调节发电机组初始状态数组G0,v中的位置,并将该位置记为g2,根据上述机端电压调整目标值和位置g2,对初始电网模型FN中可调节发电机组的初始电压进行更新如下:
(7-4)利用上述更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F′0,out:
F′0,out=[Bs′0,out,Xf′0.out,Cp′0,out,Un′0,out,Cb′0,out,Ln′0,out,Ld′0,out];
(7-5)从步骤(7-4)的数组F′0,out中,得到与自动电压控制设备相关的变压器分接头Oltcstrg,out数组、与容抗器对应的开关Cbstrg,cp数组和发电机组机端电压Gstrg,out数组;
(8)在参考日第二采样时刻,读取相应的电网运行方式文件Fm,1,并在当前电网潮流结构中更新,包括以下步骤:
(8-1)使当前电网潮流计算模型中使与容抗器相连的开关以外的其他开关的运行为第二采样时刻Fm,1中状态,具体更新如下:
根据电网运行方式文件Fm,1,使与容抗器相连的开关以外的其他开关运行状态为:
Cb0=Cbm,1;
使与容抗器相连的开关以及变压器分接头保持步骤(7-5)中的运行状态,即:
Cb0=Cbstrg,cp;
Oltc0=Oltcstrg,out;
(8-2)使电厂发电机组的机端电压保持步骤(7-5)中的运行状态,即:
G0,v=Gstrg,out;
(8-3)根据电网运行方式文件Fm,1,使电厂发电机组有功、可控负荷有功、可控负荷无功为:
G0,p=Unm,1,p;
Ld0,p=Ldm,1,p;
Ld0,q=Ldm,1,q;
(9)利用第二采样时刻调整后的电网结构,重复步骤(5),进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F1,out:
F1,out=[Bs1,out,Xf1.out,Cp1,out,Un1,out,Cb1,out,Ln1,out,Ld1,out];
其中:Bs1,out为第二采样时刻电网母线信息,Xf1.out为第二采样时刻电网变压器信息,Cp1,out为第二采样时刻电网容抗器信息,Un1,out为第二采样时刻电网机组信息,Cb1,out为第二采样时刻电网开关信息,Ln1,out为第二采样时刻电网线路信息,Ld1,out为第二采样时刻电网负荷信息;
(10)根据步骤(9)得到的潮流信息数组F1,out,重复步骤(6),计算得到第二采样时刻的自动电压控制参数数组A1strg:
A1,strg=[DVC1,stg,SVC1,strg];
DVC1,stg=[[x,x=0,..X]Cp1,x,strg,[y,y=0,..Y]Oltc1,y,strg];
SVC1,strg=[[z,z=0,..Z]Bs1,z,strg];
(11)用步骤(10)的自动电压控制参数数组A1strg,对步骤(3)的初始电网模型FN进行更新,重复步骤(7),利用更新后的初始电网模型FN进行潮流计算,输出得到潮流信息数组F′1,out;
(12)遍历所有采样时刻,重复步骤(8)~步骤(11),输出仿真结果如下:
a、全天电网运行数据:
Fout=[f,f=1,..F][Bsf,out,Xff.out,Cpf,out,Unf,out];
其中,f为电网运行数据序号,f=0......F,F表示电网运行数据的总数量,Bsf,out为第f个断面电网运行数据中母线信息,Xff,out为第f个断面电网运行数据中主变信息,Cpf,out为第f个断面电网运行数据中容抗器信息,Unf,out为第f个断面电网运行数据中机组信息。
b、全天自动电压控制参数:
Astrg=[k,k=1,..K][Bsk,stg,Cpk,strg,Oltck,strg];
其中,k为自动电压控制参数序号,k=0......K,K表示自动电压控制参数的总数量。Bsk,stg为第k条自动电压控制参数对应的电厂母线调整信息,Cpk,strg为第k条自动电压控制参数对应的容抗器投切信息,Oltck,strg为第k条自动电压控制参数对应的主变分头调整信息;
实现基于连续潮流仿真的电网自动电压控制仿真。
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