一种avc省地协调控制过程中基于整数规划的省调无功指令的最优分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种AVC省地协调控制过程中基于整数规划的省调无功指令的最优分 配方法，属于电力系统运行与控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 我国电网的特点是根据不同的省、地、县行政区域，将其划分成不同层次的区域电 网，省级电网调度统一管理本区域内的地区级电网（地调）、地区级电网管理本区域内的县 级电网（县调）。三级电网分别主要管理500kV电网、220kV和110kV电网、66(35)kV电网，三个 层次的电网紧密耦合，但是控制系统是分布式的存在于三层调度系统中，为了解决不同区 域电网AVC系统的多级协调控制是一个分级、分层的、复杂的分布式递阶优化控制问题，需 要采用AVC协调控制。其核心思想是将广域分布的各级AVC系统看成是分散独立的控制系 统，各级控制系统之间通过定时的信息传递来弥补局部信息的不足，这样各级孤立的调度 系统可以借助信息交互实现双向互动，合理充分的利用各级调度系统的无功调节资源，实 现各级分布式AVC系统的协同性和一致性，在全局范围内实现了对电网电压和无功的优化 控制。
[0003] 省地AVC协调控制是协调控制过程中的一个关键级，其协同流程如下：
[0004] 1、地调电网统计并上传无功调节能力至省调；
[0005] 2、省调通过无功优化得到目标值并下发目标值给地调关口；
[0006] 3、地调通过遥控投切无功设备；
[0007] 该闭环调节过程可在更大范围内通过无功优化统一调度无功设备，实现多级电网 的无功的最优流动，以保证电压，同时降低网损。
[0008]考虑到地区电网的辐射状特点，当220kV主变关口两台主变高压侧并列，中低压侧 均分裂运行时，由于这两个主变耦合性很小，其运行情况几乎不受另一台主变的影响，故地 调AVC系统将这两台主变分别处理成两个关口，并以这两个主变为根节点形成两个分区，各 自独立调控，在进行省地联调时，省调应当给这两台主变分别下发无功目标值，地调也应分 别统计各自的无功调节量。然而在省调AVC侧，当220kV两台关口主变高压侧并列运行时，省 调更关注这两台主变的整体无功情况，故其在进行无功优化之时将这两台主变看一个关 口，这样省调侧也只下发这个整体关口的总无功目标值，地调这两台在收到无功指令之后， 分别在各自区域内调节无功设备，使总的无功达到省调要求的范围内，但每个区域的调节 目标应该以根节点的220kV主变的目标值为标准，如果省调下发的是两台关口主变的总无 功情况，而不是单台关口主变的无功目标值，且当两个区域无功储备不均衡时，地调获取不 到各自的目标值，将无法调节；同时，如果无功目标值分配不合理，很有可能造成调节振荡， 甚至恶化某个区域的无功和电压。故需要寻找一个合理的无功分配方法，能在保证各自区 域内的无功和电压的同时，最短时间内使用最少动作次数达到调节目标。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种AVC省地协调控制过程中基于 整数规划的省调无功指令的最优分配方法，可以保证在省地联调过程中，优化目标是设备 动作次数达到最小，且不会出现调节振荡。
[0010] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
[0011] 本发明的一种AVC省地协调控制过程中基于整数规划的省调无功指令的最优分配 方法，包括以下几个步骤：
[0012] (1)地调侧AVC首先统计各个关口主变的无功储备量，然后定时接收省调的关口无 功目标值，对于高压侧分裂运行的关口主变，直接使用省调的关口无功目标值;对于高压侧 并列而中低压侧分裂运行的关口主变，地调将省调下发的总的无功目标值按照以下分配关 系分配给两台关口主变，所述分配关系通过求解以下整数规划模型得到：
[001 4 ] 其中，Qres_d?n_l、Qres_cbwn_2分别表示区域两台关口主变所属调节区域的可切除无功 容量;p1Q、p2Q分别表示区域两台关口主变当前有功；分别表示区域两台 关口主变处规定的功率因数下限;省调下发给协调点处的无功目标上下限为[Q_，Q max]，当 前主变高压侧的无功分别为Qi和Q2,两个区域的无功调节量分别为A Qi和A Q2, A Q=[ A Qi, aq2]，g =[eIPtl2?…，g ，…x'nr分别表示两个区域内无功备用容量集合 5 " 中每个电容器的额定容量，CN^C%为两个区域内电容器数量，山，1]2是维数为CN^Cfe的行向 量，其元素是0或者1，〇表示该电容器不投入电网，1表示该电容器接入电网，目标函数采用1 范数是为了保证两个区域内动作次数最少；
[0015] (2)对仅高压侧并列运行的两个分区内的110kV以及220kV变电站集ST的可切无功 设备集Cin进行遍历，形成各自可用无功设备集；
[0016] (3)对无功过剩变电站严重程度进行排序；
[0017] (4)根据硬约束和软约束，对电容器进行组合枚举，最终形成最优电容器集合。
[0018] 步骤(2)中，各自可用无功设备集如下：
[0019] #第一个分区内可用无功设备集Cin_avail_l = C22Qin_avail_l U CllQin_avail_l以及对应变 电站集合STin_avail_l = ST22Qin_avail_l U STllOin_avail_l，其中 ST22Qin_avail_l为分区 1 内 220kV变电 站集合，STllOin_avail_l为分区1内110kV变电站集合，C22Qin_avail_l为ST22Qin_avail_l集合对应的电 容器集，Cnoir^vaiij为STnoifiij集合对应的电容器集；
[0020] #第二个分区内可用无功设备集Cin_avail_2 = C22Qin_avail_2 U CllQin_avail_2以及对应变 电站集合5!\11_3^1_2 = 3丁22(^11_3\^1_2 1^1'1他11_3^1_2，其中3丁22(^11_3\^1_2为分区2内2201^变电 站集合，STllQin_avail_2为分区2内110kV变电站集合，C22Qin_avail_2为ST22Qin_avail_2集合对应的电 容器集，& 1咖_肝^1_2为31'11咖__11_2集合对应的电容器集；
[0021] STVavail+hSTifilJ^ST中具有以下性质的变电站集的补集：
[0022] (1-la)处于无功欠补状态的变电站集合；
[0023] (l-2a)电压越下限的变电站集合；
[0024] (^_3-1」、(^__11_2是所有的电容器集合中具有以下性质的补集：
[0025] (1-lb)处于闭锁状态的电容器集合；
[0026] (l_2b)上一次刚动作的电容器集合；
[0027] (l_3b)处于切除状态的电容器集合；
[0028] (l-4b)处于无功欠补状态变电站下的电容器集合；
[0029] (l-5b)电压越下限变电站下的电容器集合。
[0030] 步骤(3)中，对无功过剩变电站严重程度进行排序的方法如下：
[0031] ?依次扫描分区1内厂站集合STimaiij，设对应的当前无功集合为STQcur，
[0032] 无功上限集合为STQupJ，计算每个变电站的严重程度DSTQupjzSTQn-STQcurj，对 DSTQUP_@照从小到大的顺序进行排序，相应的变电站集合为 stl-110-St2，? ? ?，stl-110-Stn}，BP 对变电站i，j E STin-avail-1，如果 DSTQupi-l〈DSTQupj-1，贝lj Stl-110-sti排在Stl-110-stj前面，相应的电容器集合{ Cl-220-1，…，Cl-220-num220，Cl-llOstl-1， Cl_110stl_2，???Cl_llQ_stn_num}，同一变电站内电容器动可用动作次数最多的电容器有限级最高； 站内可用动作次数最多的电容器优先级最高；
[0033] # 同理可以得到分区 2 厂站集合{st2_22Q，St2_ll()_stl，St2_ll(Lst2, . . .，St2_llQ_stn}以及 电容器集合{ C2-220-1，???，C2-220-num220，C2-llOstl-1，C2-llOstl-2，??? C2-110-stn-num};
[0034] #对{ Stl-220，Stl -110-stl，Stl -110-st2，? ? ?，Stl-110-stn}，{ St2-220，St2 -110-stl， St2_11(Lst2, . . .，St2_11(Lstn}这两个集合按照总无功过补程度进行排序，得到两个分区内厂站 过补程度厂站集合{81：1_22()，8七2_22()，81：11()_；51；1，81：11()_；^2，...，81：11()_； 51；11}以及厂站内相应的电容 器集合{ C1-220-1，? ? ?，C2-220-num220，CllOstl-1，CllOstl-2，? ? ? C110-stn-num};
[0035] ?通常情况下，同一变电站内均配置等容量的电容器，这些电容器对全网潮流分 布的影响基本相等，所以在进行优化决策时只需要考虑每个站内排名第一的电容器即可， 故最终的电容器备用决策集为{ C1_22Q_1，C2_22Q_2，C110stl_l，…，CllQstnj} 〇
[0036] 步骤(4)中，组合枚举的目的是在{ci_22Q_l，Cl_ll()stl_l，…，Cl_110stn_l}中确定{stl_220 , Stl-110-stl，Stl-110-st2，? ? ?，Stl-110-stn) ，在{C2-220-1，C2-llOstl-1，…，C2-llOstn-l) 中石角定{st2-220， St2_llQ_stl，St2_ll()_st2, . . .，St2_llQ_stn}中需要切除的电容器集合。
[0037] 步骤(4)中，所述软约束如下：
[0038] (1-lc)分区1内电容器切除后不能导致分区1无功正常的变电站无功越限，分区2 也有同样约束；
[0039] (l-2c)分区1内电容器切除后不能导致分区1电压正常的变电站电压越限，分区2 也有同样约束；
[0040] 以上两个软约束在优化问题无解时可以放宽至下面三种约束：
[00411 (l_3c)分区1内220kV变电站内电容器的动作不能导致该分区内1-2个110kV电压 正常的变电站电压越限，分区2也有同样约束；
[0