一种时序递进的无功电压优化调度控制方法_3

文档序号:9379062阅读:来源:国知局
述步骤1-4,包括:
[0095] 优化数学模型的等式和不等式约束条件为:
[0097] 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 ^kiniin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。
[0098] 如图3所示,步骤3,包括:
[0099] 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;
[0100] 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,针对连续无功调节设备进行优化调节;
[0101] 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。
[0102] 如图4所示,步骤4,包括:
[0103] 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^、Β。为离散变量,将其当作连续量给出其上下限约束进行优化;
[0104] 4-2.按4-1方法优化计算可得离散变量的两界,然后用所得结果作为初始解,以 离散变量的两界构造其非线性互补约束条件,并进行松弛化处理以保证计算收敛性,进行 优化求解,如式(8)所示;
[0106] 式⑶中kin、1^+1)为变压器抽头当作连续变量优化得到的两个边界,Q _、Qyn+1) 为电容器当作连续变量优化得到的两个边界,(^为无功补偿设备i的无功补偿量;ε为松 弛变量,随着优化迭代次数的增大,ε也在逐渐减小;按式(8)处理可求得离散变量的最终 动作值。
[0107] 如图5所示,本发明提供一种时序递进的无功电压优化调度控制方法的应用例, 本应用例中,优化算法是基于MATLAB编程实现,最终得到优化目标值以及连续和离散无功 调节设备的动作值。所涉及到的软件介绍如下:
[0108] MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程 序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统 的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计 以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上 摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算 软件的先进水平。
[0109] 本应用例的详细过程如下:
[0110] 步骤1 :日前将未来24小时的负荷预测曲线根据其变化趋势按单调性分段,负荷 变化趋势不同对系统的影响也不同,因此本发明进行分时段多目标优化。具体如下:
[0111] 1)在负荷低谷期系统的稳定性较好,此时以传统的优化目标即网损最小为目标函 数进行优化,如式(1)所示。
[0113] 式⑴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 U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。
[0114] 2)负荷上升期和高峰期除了需要考虑运行的经济性外,系统的电压稳定性也在接 受考验,在这两个时段内以系统经济性和稳定性为目标进行优化,即以网损更小和电压稳 定性更好为目标函数。由于本专利用到的电压稳定指标也是越小稳定性越高,所以以两个 目标之和最小为总目标函数。二者的量纲和数量级不同,本发明以两者各自的初始值为基 准值进行标么化处理统一量纲,至于两目标权重系数的分配不是本发明研究的内容,只是 进行了简单处理,两者以1:1比例相加。目标函数为:
[0118] 式⑵中Plciss为系统网损,Plciss.。为网损初始值,D v为电压稳定指标,Dv.。为电压稳 定指标初始值。式(3)中VjP V j为节点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。
[0119] 3)负荷下降期线路传输功率不断减小,此时系统稳定性较好,此时除了考虑经济 性,将无功储备设为目标,使得当电网运行出现状况时系统可调控的无功资源越多,更有利 于进行无功电压控制。此时无功备用是越多越有利于调控,因此总目标函数为网损与无功 备用之差最小,目标函数处理与第2)部分相同。总目标函数为
[0123] 式⑷中Plciss为系统网损,P lciss.。为网损初始值,Qbadi为系统无功备用,Qbadi.。为系 统无功备用初始值。式(5)中Q g.badi为发电机的无功备用,Q^adi为无功补偿设备的无功备 用,m为系统发电机台数,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,QqS其当前提供的无功补偿量。
[0124] 各负荷分段优化目标函数确定后,优化数学模型的等式约束条件以及不等式约束 条件如下:
[0126] 式(6)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 inun和k _x 为变压器分接头档位的上下限,Qg_和Q g_为发电机无功的上下限,BaillJP Baiiax为无功补 偿电纳的上下限,Uiniin和U iniax为节点电压的上下限,N __为无功补偿设备的日调节次数限 值,Tiniax为变压器档位的日调节次数限值。
[0127] 优化求解得到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。
[0128] 步骤2 :日内每y分钟进行一次超短期负荷预测,对日前的负荷预测曲线进行不断 修正,并重新按负荷分段进行无功优化计算,优化数学模型同上,不再赘述,优化后修正日 前各时段连续和离散调节设备的动作值。
[0129] 步骤3:实时控制层面目的是对连续与离散无功调节设备进行协调控制,对无功 电压进行更精细化的调控。本发明假设实时优化控制周期为X分钟(如5分钟)。
[0130] 由于离散无功调节设备比如电容器或电抗器需分组投切,有载调压变压器档位不 能连续调节,因此在实时控制阶段,根据系统实时状态决定离散无功调节设备的投切时刻, 直至相应设备达到该分段内的优化动作值。假设根据日内优化结果在某分段内某离散无功 调节设备需要动作m次。每X分钟根据系统当前运行状态进行一次优化,若连续两个周期 该离散设备优化差值不小于1,则该离散设备动作一次;若其优化差值小于1,则该离散设 备不动作。在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X分钟内固定 离散设备动作值,只针对发电机等连续无功调节设备进行优化求解,得到该周期内连续调 节设备优化值进行调节。当离散调节设备达到该负荷分段内的优化动作值后,该负荷分段 内离散调节设备当作常量,对连续调节设备进行优化求解进行无功电压控制,这样既避免 了离散设备的频繁调节,又保证了当离散设备不能调节时系统的优化控制。
[0131] 步骤4 :基于MATLAB软件编写无功优化算法一非线性互补原对偶内点法。内点法 是制约函数法的一种,其整个计算过程均在可行域内进行,即保证每次无约束非线性优化 的解点都在可行域之内,直至得出极小点为止。原-对偶内点法是基于对数障碍函数的内 点法,它在保持解的原始可行性和对偶可行性的同时,沿着原-对偶路径找到目标函数的 最优
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