CN114583715A - 基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法及系统 - Google Patents
基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法及系统,方法包括:计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结果;根据潮流结果计算发电机无功出力对系统节点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;基于第一灵敏度以及第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目标对线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量;根据无功调整量对发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换流站无功交换量。解决了直流系统容易发生不合理的滤波电容投切或是变电站发生不合理的补偿设备投退以及发电机进相运行的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域,尤其涉及一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法及系统。
背景技术
作为提高电网电压稳定水平的重要手段,自动电压控制(Automatic VoltageControl, AVC)系统在国内大范围投入运行。然而,常规的AVC系统尚未涉及针对特高压直流系统的控制与协调。近年来,远距离、大功率、控制灵活的高压直流输电工程逐步增多,对交流系统的运行与控制带来了影响。
在交直流混联系统中,AVC系统与特高压直流控制系统的控制目标之间很可能出现不协调的现象,从而导致直流系统发生不合理的滤波电容投切或是变电站发生不合理的补偿设备投退以及发电机进相运行。
发明内容
本发明提供一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法及系统,用于解决直流系统容易发生不合理的滤波电容投切或是变电站发生不合理的补偿设备投退以及发电机进相运行的技术问题。
第一方面,本发明提供一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法,
包括:基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结果;根据所述潮流结果计
算发电机无功出力对系统节点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功
率的第二灵敏度;基于所述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点
电压和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小
为目标对所述线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量,其中所述线性模型的表达
式为:,式中, 为无功协调控制后的系统节
点电压相量,为当前的系统节点电压量,为发电机i的无功出力对节点电压的第一灵
敏度,为发电机i的无功调整量,为无功协调控制后换流站交、直流系统间的无功
交换相量,为当前换流站无功补偿量,为当前直流吸收无功功率,为发电机i的节
点无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度,N为参与无功协调控制的发电机个数;根据
所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换流站无功交
换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;若修正后的电压和换
流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量作为优化结果输出。
第二方面,本发明提供一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统,
包括:第一计算模块,配置为基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结
果;第二计算模块,配置为根据所述潮流结果计算发电机无功出力对系统节点电压的第一
灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;优化模块,配置为基于所
述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压和换流站交直流系
统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目标对所述线性模型
进行优化,使得到发电机的无功调整量,其中所述线性模型的表达式为:,式中,为无功协调控制后的系统节点电压
相量,为当前的系统节点电压量,为发电机i的无功出力对节点电压的第一灵敏度,为发电机i的无功调整量,为无功协调控制后换流站交、直流系统间的无功交换相
量,为当前换流站无功补偿量,为当前直流吸收无功功率,为发电机i的节点无功
出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度,N为参与无功协调控制的发电机个数;判断模块,
配置为根据所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换
流站无功交换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;输出模块,
配置为若修正后的电压和换流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量作为优化
结果输出。
第三方面,提供一种电子设备,其包括:至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法的步骤。
第四方面,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序指令被处理器执行时,使所述处理器执行本发明任一实施例的基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法的步骤。
本申请的基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法及系统,计算发电机无功出力对系统节点电压以及直流吸收无功的灵敏度,给出无功协调控制后节点电压和直流吸收无功的线性模型,基于该模型进行以调整前后电压偏差最小为目标的无功协调优化,得出无功分配方案,并通过约束换流站交、直流无功交换量,确保AVC系统与直流控保系统不互相影响,从而解决了直流系统容易发生不合理的滤波电容投切或是变电站发生不合理的补偿设备投退以及发电机进相运行的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法的流程图;
图2为本发明一实施例提供一个具体实施例的一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法的流程图;
图3为本发明一实施例提供的测试江西电网500kV系统的拓扑图;
图4为本发明一实施例提供的一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统的框图;
图5是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,其示出了本申请的一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法的流程图。
如图1所示,步骤S101,基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结果;
步骤S102,根据所述潮流结果计算发电机无功出力对系统节点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;
步骤S103,基于所述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目标对所述线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量;
步骤S104,根据所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换流站无功交换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;
步骤S105,若修正后的电压和换流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量作为优化结果输出。
本实施例的方法,首先计算发电机无功出力对系统节点电压以及直流吸收无功的灵敏度,给出估算无功协调控制后节点电压和直流吸收无功的线性模型,基于该模型进行以调整前后电压偏差最小为目标的无功协调优化,得出无功分配方案。通过约束换流站交、直流无功交换量,确保AVC系统与直流控保系统不互相影响。
请参阅图2,其示出了本申请的一个具体实施例的一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法的流程图。
如图2所示,基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法具体包括以下步骤:
步骤1,计算交直流混联系统直流有功调整后,AVC系统闭锁状态下的潮流;
具体的,改变直流传输的有功功率,以及相应的换流站无功补偿量,计算潮流得到待校正的电压。
步骤2、在当前潮流上,计算发电机i的无功出力对节点电压的第一灵敏度以及发电机i的节点无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;
计算发电机i的节点无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度的表达式为:
步骤3、给出估算无功协调控制后的节点电压和直流吸收无功的线性模型;
由式(3)、(4)得无功调整后的电压和换流站无功交换量的估计值:
步骤4、以直流有功调整前后电压偏差最小为目标进行优化,得出各发电机的无功调整量;
约束条件为:
具体的,根据步骤4中得到的无功协调控制方案,修改发电机无功出力,重新计算潮流,检验优化结果能否满足约束条件,若不满足,返回步骤2。
综上,本申请的通过灵敏度计算,得到节点电压与换流站交、直流无功交换量的近似值,从而快速求解无功协调优化的控制量,进行在线电压幅值校正。优化过程考虑交、直流的交互关系,限制换流站的交直流无功交换量,从而避免不合理的无功流动导致无功设备频繁投切。
请参阅图3,其示出了本申请的测试江西电网500kV系统的拓扑图。
如图3所示,选定特高压直流近区的两个电厂参与无功协调控制,发电机A和发电机B的无功上限分别为484MVar、390MVar,换流站内滤波电容单组额定容量为245MVar。通过调整直流线路电流Id改变直流传输的有功功率,引发系统无功电压的变化。采用本专利所提的控制策略,在该系统测试其校正电压的能力。
请参阅表1:
表1给出了直流线路电流从6kA调整到8kA,系统无功协调控制前后的换流站无功交换量与电压偏差。同时,与优化过程中不增加直流无功交换虚拟关口的控制策略进行了对比。直流有功调整后,直流控保系统自动投入三组滤波电容。由表可见,增加虚拟关口后,换流站的交直流无功交换量在半组滤波电容容量之内,换流站仍投入三组滤波电容,发电机调整后的无功出力裕度较大,且电压偏差相较于优化前得到了很大改善;不增加虚拟关口时,发电机无功出力达到上限,虽然电压优化效果更好,但换流站的交直流无功交换量超出了半组滤波电容,这会导致直流控保系统自动再投入一组滤波电容,导致交直流系统间无功控制发生了振荡。
请参阅图4,其示出了本申请的一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统的框图。
如图4所示,无功协调控制系统200,包括第一计算模块210、第二计算模块220、优化模块230、判断模块240以及输出模块250。
其中,第一计算模块210,配置为基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系
统的潮流结果;第二计算模块220,配置为根据所述潮流结果计算发电机无功出力对系统节
点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;优化模块
230,配置为基于所述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压
和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目
标对所述线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量,其中所述线性模型的表达式为:,式中,为无功协调控制后的系统节点电压
相量,为当前的系统节点电压量,为发电机i的无功出力对节点电压的第一灵敏度,为发电机i的无功调整量,为无功协调控制后换流站交、直流系统间的无功交换相
量,为当前换流站无功补偿量,为当前直流吸收无功功率,为发电机i的节点无功
出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度,N为参与无功协调控制的发电机个数;判断模块
240,配置为根据所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以
及换流站无功交换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;输出
模块250,配置为若修正后的电压和换流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量
作为优化结果输出。
应当理解,图4中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此,上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图4中的诸模块,在此不再赘述。
在另一些实施例中,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序指令被处理器执行时,使所述处理器执行上述任意方法实施例中的基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法;
作为一种实施方式,本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,计算机可执行指令设置为:
基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结果;
根据所述潮流结果计算发电机无功出力对系统节点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;
基于所述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目标对所述线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量;
根据所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换流站无功交换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;
若修正后的电压和换流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量作为优化结果输出。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统的使用所创建的数据等。此外,计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器,还可以包括存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图5是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图,如图5所示,该设备包括:一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括:输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接,图5中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块,从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息,以及产生与基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式,上述电子设备应用于基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统中,用于客户端,包括:至少一个处理器;以及,与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够:
基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结果;
根据所述潮流结果计算发电机无功出力对系统节点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;
基于所述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目标对所述线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量;
根据所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换流站无功交换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;
若修正后的电压和换流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量作为优化结果输出。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法,其特征在于,包括:
基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结果;
根据所述潮流结果计算发电机无功出力对系统节点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;
基于所述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目标对所述线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量,其中所述线性模型的表达式为:
式中, 为无功协调控制后的系统节点电压相量,为当前的系统节点电压量,
为发电机i的无功出力对节点电压的第一灵敏度,为发电机i的无功调整量,为无
功协调控制后换流站交、直流系统间的无功交换相量,为当前换流站无功补偿量,为
当前直流吸收无功功率,为发电机i的节点无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏
度,N为参与无功协调控制的发电机个数;
根据所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换流站无功交换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;
若修正后的电压和换流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量作为优化结果输出。
5.根据权利要求1所述的一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制方法,其特征在于,在判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件之后,所述方法还包括:
若修正后的电压和换流站无功交换量不满足约束条件,则基于当前潮流结果重新计算发电机无功出力对系统节点电压的第三灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第四灵敏度;
根据重新计算得到的第三灵敏度以及第四灵敏度对所述线性模型进行优化,直至修正后的电压以及换流站无功交换量满足约束条件。
6.一种基于特高压直流有功调整计划的无功协调控制系统,其特征在于,包括:
第一计算模块,配置为基于发电机无功出力计算AVC系统闭锁状态下系统的潮流结果;
第二计算模块,配置为根据所述潮流结果计算发电机无功出力对系统节点电压的第一灵敏度以及发电机无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度;
优化模块,配置为基于所述第一灵敏度以及所述第二灵敏度构建无功协调控制后系统节点电压和换流站交直流系统间无功交换量的线性模型,并以直流有功调整前后电压偏差最小为目标对所述线性模型进行优化,使得到发电机的无功调整量,其中所述线性模型的表达式为:
式中,为无功协调控制后的系统节点电压相量,为当前的系统节点电压量,为
发电机i的无功出力对节点电压的第一灵敏度,为发电机i的无功调整量,为无功
协调控制后换流站交、直流系统间的无功交换相量,为当前换流站无功补偿量,为当
前直流吸收无功功率,为发电机i的节点无功出力对直流吸收无功功率的第二灵敏度,N
为参与无功协调控制的发电机个数;
判断模块,配置为根据所述无功调整量对所述发电机无功出力进行修正,使得到修正后的电压以及换流站无功交换量,并判断修正后的电压和换流站无功交换量是否满足约束条件;
输出模块,配置为若修正后的电压和换流站无功交换量满足约束条件,则将所述无功调整量作为优化结果输出。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的方法。
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