一种电力系统多源无功优化控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种电力系统多源无功优化控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，风电作为清洁无污染的可再生能源，在世界范围内快速发展。截止到2014 年底，世界风电装机容量已达到360GW，中国、美国、德国、西班牙和印度五国占世界总装机 容量的72%。然而，风电随机性和弱可控性的特点，给电力系统薄弱环节的电压稳定产生了 深刻的影响。同时，大量异步风机发电时需要吸收无功功率，如果电网不能提供充足的无 功，将会造成风机的机端电压下降，严重时甚至有脱离电网的危险W。
[0003] 电动汽车W其节能减排的优势，成为交通低碳化发展的重要环节，目前有逐步取 代传统能源汽车的趋势。在V2G(Vehicle-t〇-Grid)概念下，电动汽车通过充电粧与电网互 动，既可W作为系统负荷，又可W分布式储能设备，同时，基于电力电子接口的充电粧可W 作为无功发生装置W，为系统提供无功支撑，通过与常规无功调压设备相配合，积极参与到 系统的无功电压优化运行中。
[0004] 目前，各国学者已经针对电动汽车有功功率的优化控制展开研究，充分利用电动 汽车的V2G有功响应能力，提高系统的电压稳定性、电能及频率质量等。然而，尚未有大量研 究针对电动汽车充电粧产生的无功参与系统优化运行进行探讨。文献[3]从技术控制层面 验证了电动汽车充电粧作为无功发生装置的可行性，电动汽车在充电过程中，可降低充电 时功率因数，为系统提供无功功率;文献[4]则在考虑用户交通行为的基础上，评估电动汽 车充电粧集群的无功响应能力。
[000引无功电压优化是保障电网安全运行，降低有功网损，改善电压分布，提高电能质量 的有效手段。文献[5] W有载调压变压器分接头档位、并联电容器组投切作为可控的无功电 压控制变量，实现对地区电网的无功优化控制，提高电网运行的经济性与可靠性。文献[6] 考虑同步发电机、并联电容器组、FACT装置等无功源，W发电机经济调度、电网经济运行和 离散无功源动作次数最少为优化多目标，提高系统的电压安全性与可靠性。
[0006] [参考文献]
[0007] [1]梁纪峰.基于大规模风电集中接入电网的无功电压特性及控制研究[D].华北 电力大学，2012.
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[0009] [3]C·Kisacikoglu Μ，Kesler M，M·Tolbert L·Single-phase on-board bidirectional PEV charger for V2G reactive power operation[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2015,6(2):767-775.
[0010] [4]Yu T，Yao X，Wang M.A Reactive power evaluation model for EV chargers considering travelling beh过viors[C].Proceedings of IEEE Electric Utility Deregulation and 民estructuring and Power Technologies,2015,Changsha, Qiina.
[0011] [5]潘蕾蕾，刘俊勇.考虑控制动作顺序影响的地区电网无功优化实时控制系统的 研究[J].电工技术学报，2005,20(2) :110-118.
[0012] [6]Rabiee A，Parniani Μ.Voltage security constrained multi-period optimal reactive power flow using benders and optimality condition decompositions^].IE邸 Transactions on Power System,2013,28(2):696-708.
【发明内容】
[0013] 在风电和负荷预测的基础上，利用并联电容器组投切和有载调压变压器分接头对 系统进行日前无功电压优化，充分考虑电动汽车充电粧的实时无功响应能力，对日内正常 运行情况下的无功电压优化进行实时修正，提高电网运行的经济性，而日内故障运行时则 主要考虑并联电容器组的投切，提出了考虑无功电压灵敏度和时序递进的无功源控制方 案，W达到快速恢复电压的目的。
[0014] 为了解决上述技术问题，本发明提出的一种电力系统多源无功优化控制方法，包 括日前优化调度和日内优化修正，其中：
[0015] 步骤一：日前优化调度包括W下步骤：
[0016] 步骤1-1:输入电力系统参数，至少包括输电线路特性参数、发电机日前有功调度 计划、风电有功出力预测值、负荷预测值；
[0017] 步骤1-2:利用步骤1-1获得的参数构建日前优化调度模型，模型的优化目标如式 (1)所示，约束条件如式(2)所示：
[001 引
（。
[0019]式（1)中，η为电网中节点的个数;Ui为节点i的电压幅值;U功节点j的电压幅值； Gi功节点巧日j之间的电导；θι功节点巧日j之间电压的相角差；
[0020]
(2)
[0021 ]式(2)中，Pi,g和化,g分别为电网中节点i发电机发出的有功和无功功率;Pi,1和化,1 分别为电网中节点i负荷消耗的有功和无功功率；t/,mm和?/Γ分别为电网中节点i电压的上 下限范围；谷T和往Γ分别为电网中节点i发电机无功出力的上下限范围；C巧""和Gsr为 电网中节点i并联电容器组投入数量的上下限范围；TAPu,h、?M^m和mfax分别为电网中节 点i变压器分接头档位h及其上下限范围；
[0022] 步骤1-3:利用步骤1-2建立的日前优化调度模型获得电网中并联电容器组和变压 器分接头日前无功调度计划，为日内优化修正提供电网中并联电容器组和变压器分接头的 日前无功调度计划；
[0023] 步骤二：日内优化修正包括W下步骤：
[0024] 步骤2-1:利用步骤1-3获得的日前无功调度计划实时更新电网中并联电容器组和 变压器分接头的调度信息；
[0025] 步骤2-2:进行电力系统实时潮流计算，获取各节点的电压值，判断电网中节点电 压是否发生越限，如果不发生，则进行步骤2-3;如果发生，则进行步骤2-6;
[0026] 步骤2-3:建立日内正常运行的优化模型，其中，优化目标如式(3)所示，约束条件 如式(4)所示：
[0029] 式(4)中，Qi,ev、巧r和錫：々别为电网中节点i电动汽车充电粧提供的无功及其 上下限范围；
[0030] 步骤2-4:利用步骤2-3建立的日内正常运行的优化模型获取电动汽车充电粧日内 正常运行的实时优化调度方案，对电动汽车充电粧的无功出力进行调节，从而实现对电力 系统日内无功调节的优化修正，返回步骤2-2,直到实现当日无功源的优化调控；
[0031] 步骤2-6:建立日内故障运行的优化模型，其中，优化目标如式(5)所示，约束条件 如式(6)所示：
[0032]
(5)
[0033] 式(5)中，CBi,k和CBi,k日分别为i节点并联电容器组控制的投入数量终值k和初值ko;
[0034]
(.6)
[0035] 步骤2-7:利用步骤2-6建立的日内故障运行的优化模型获取日内故障运行时并联 电容器组的无功电压优化控制方案，对并联电容器组进行调度控制，返回步骤2-2,直到实 现当日无功源的优化调控。
[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0037] 日前优化调度为日内优化修正提供电网中并联电容器组和变压器分接头的日前 无功调度计划；日内优化修正包括不发生电压越限和发生电压越限两种运行方式，不发生 电压越限时充分利用电动汽车充电粧的无功响应能力，对日内无功优化进行修正，降低系 统的有功网损;发生电压越限时提出考虑无功电压灵敏度和时序