一种时序递进的无功电压优化调度控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种时序递进的无功电压优化调度控制方 法。
【背景技术】
[0002] 电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消 费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和 配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应 的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用 户获得安全、优质的电能。而无功优化是在电力系统安全稳定运行、降低网损、提高电压质 量、减少无功设备调节次数等多目标之间进行分解协调控制；在空间维上，在高压、中压、低 压三个电压等级之间进行分解协调；在时间维上，经济性体现在长过程，电压安全性体现在 短过程，需要进行不同时间尺度的调节。
[0003]目前，对电网进行无功优化通常使用AVC自动电压控制方法，该方法只针对当前 电网状态进行优化控制，而无法根据电网动态变化趋势进行滚动的无功优化调度控制，从 而导致无功设备频繁反复调节、完整调度周期内优化控制效果不明显等问题。
[0004] 因此，如何设计使得无功优化控制更加合理、同时保障电网运行的经济性、安全性 以及可靠性的无功电压优化调度控制方法，是本领域的技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供的一种时序递进的无功电压优化调度控制方法，该方法可 根据电网动态变化趋势进行滚动无功优化控制，解决AVC只针对当前电网状态进行优化控 制的问题，使得电网以趋于更优的状态运行；同时使得无功优化控制更加合理，保障电网运 行的经济性、安全性以及可靠性；并保证了连续变量和离散变量共存的大规模非线性优化 问题的计算收敛性和求解的全局最优性。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种时序递进的无功电压优化调度控制方法，所述方法用于对无功电压系统中的 无功电压控制设备进行优化调度；所述无功电压控制设备包括连续无功调节设备和离散无 功调节设备，所述连续无功调节设备包括发电机、SVC和SVG设备，所述离散无功调节设备 包括有载调压变压器抽头、电容器组和电抗器组；所述控制方法包括如下步骤：
[0008] 步骤1.日前基于负荷单调性将其未来24小时的预测负荷分段；并根据所述负 荷的变化趋势不同对所述无功电压系统运行的稳定性影响不同，对其进行分时段多目标优 化，得到各时段的连续和离散无功调节设备在每一负荷分段内的动作值；
[0009] 步骤2.日内进行超短期负荷预测，根据其预测结果对日前的短期负荷预测数据 进行修正，并重新按负荷分段进行分时段多目标优化；得到最优目标值以及各时段各调节 设备的动作值，进而对日前的无功优化结果进行修正；
[0010] 步骤3.在实时控制阶段，在日前、日内无功电压控制方案基础上，根据所述无功 电压系统实时状态决定离散无功调节设备的投切时刻，协调所述离散与连续无功调节设备 进行优化控制，实现无功电压精细化调节；
[0011] 步骤4.根据非线性互补原对偶内点法求解所述无功电压系统中的离散变量的优 化值，完成对所述无功电压系统的无功电压的优化控制。
[0012] 优选的，所述步骤1，包括：
[0013] 1-1.当所述负荷预测曲线的变化趋势为负荷低谷期时，以所述无功电压系统网损 最小为目标进行优化；
[0014] 1-2.当所述负荷预测曲线的变化趋势为负荷上升期和高峰期时，以所述无功电压 系统网损最小和电压稳定性最尚为目标函数进彳丁优化；
[0015] 1-3.当所述负荷预测曲线的变化趋势为负荷下降期时，以所述无功电压系统网损 最小和无功备用最多为目标进行优化；
[0016] 1-4.优化数学模型的等式和不等式约束条件，包含离散无功调节设备和连续无功 调节设备的约束条件；
[0017] 1-5.优化求解得到日前的最优目标值以及连续和离散无功调节设备在每一负荷 分段内的动作值。
[0018] 优选的，所述步骤1-1，包括：
[0019] 当所述负荷预测曲线的变化趋势为负荷低谷期时，以所述无功电压系统网损最小 为目标函数即匕进行优化：
[0023] 式⑴中Plciss为所述无功电压系统网损，P lc]SS.。为网损初始值，t为负荷低谷期的 时间；式⑵中η为系统的节点数，VjP V j为节点i和j的电压值，G ^和B ^分别为节点导 纳矩阵的电导和电纳，Θ 为节点i和j的相角差。
[0024] 优选的，所述步骤1-2,包括：
[0025] 当所述负荷预测曲线的变化趋势为负荷上升期和高峰期时，以所述无功电压系统 网损最小和电压稳定性最高为目标函数即匕进行优化：
[0029] 式⑶中Dv为所述无功电压系统电压稳定指标，Dv.。为电压稳定指标初始值，α、 β分别为网损和电压稳定指标的权重系数，tu、4分别为负荷上升期和高峰期的时间；式 ⑷中η为所述无功电压系统的支路数，中VjP V ,为支路两端节点i和j的电压值，R和X 为相应线路上的电阻和电抗W U和V ^为线路传输的有功功率和无功功率。
[0030] 优选的，所述步骤1-3,包括：
[0031] 当所述负荷预测曲线的变化趋势为负荷下降期时，以所述无功电压系统网损最小 和无功备用最多为目标函数即F 3进行优化：
[0035] 式（5)中Qbadi为所述无功电压系统无功备用，即为各个无功调节设备的最大出力 与当前出力之差的总和，Q baA(]为所述无功电压系统无功备用初始值，α、γ分别为网损和 无功备用的权重系数；td为负荷下降期的时间；
[0036] 式（6)中Qg. badi为发电机的无功备用，Q^为无功补偿设备的无功备用，m为所述 无功电压系统发电机台数，Q gl._为发电机i所能发的最大无功，Qgl为其当前所发无功，Q# _为无功补偿设备j所能提供的最大无功补偿量，(^,为其当前提供的无功补偿量。
[0037] 优选的，所述步骤1-4,包括：
[0038] 优化数学模型的等式和不等式约束条件为：
[0040] 式（7)中P1为节点i的注入有功功率，Q i为节点i的注入无功功率，k Pkiniin和k _x 为变压器分接头档位以及其上下限，S u为节点j与节点i的相角差；Q g、(^1〇和Q _χ为发 电机无功及其上下限，和B为无功补偿电纳及其上下限，U ;、1]_和U ;_为节点电 压及其上下限，化_为无功补偿设备的日调节次数N "的上限值，T _χ为变压器档位的日调 节次数T1的上限值。
[0041] 优选的，所述步骤3,包括：
[0042] 3-1.根据系统实时状态进行优化决定离散无功调节设备的投切时刻；
[0043] 3-2.确定该周期所有离散设备动作方案后进行调节，然后在该周期内将离散设备 作为常量，针对所述连续无功调节设备进行优化调节；
[0044] 3-3.当离散调节设备达到在该负荷分段内的目标值后，在该负荷分段内将其当作 常量不再进行调节，利用连续调节设备进行无功电压优化控制。
[0045] 优选的，所述步骤4,包括：
[0046] 4-1.非线性互补原对偶内点法需要对离散变量以及连续变量进行求解，先将变压 器抽头和电容器组数等离散变量按连续变量处理，进行无功优化计算，对其处理如式（7) 所示；1^、B。为离散变量，将其当作连续