本发明涉及电力系统控制领域，特别涉及一种AVC的二级电厂控制方法。
背景技术：
电力系统的电压控制，是保障电网安全可靠运行，提高系统经济性的重要手段。分级电压控制自20世纪70年代由法国电力公司(EDF)于提出，已被意大利、比利时、西班牙等国采用。随着系统规模的扩大及广泛互联，计算机与通信技术的发展，我国大多数的区域电网及省级电网已建设了自动电压控制系统(Automatic Voltage Control，AVC)。AVC系统是基于现代电网SCADA(数据采集与监视控制系统)与EMS系统(能量管理系统)的电压自动闭环控制，基本原理是通过协调电网控制发电机的无功出力、无功补偿设备等无功控制手段，调节系统或中枢节点的电压水平，以保证电力系统运行的安全性和经济性。
AVC采用分级电压控制模式，其中二级电压控制(Secondary Voltage Control，SVC)根据三级电压控制下达的先导节点(Pilot Bus)电压值，以预定的协调规律改变一级电压控制器的设定参考值，其响应周期为数十秒到几分钟。电厂作为重要的无功电压控制手段，不仅担负着电压调整，改善系统无功潮流分布以降低网损的任务，以及保证电力系统的运行电压稳定任务，也要求电压控制过程中能保留发电机组充足的无功裕度和维持电厂间无功出力的均衡程度。
目前很多关于二级电压控制的研究，如协调二级电压控制(Coordinated Secondary Voltage Control,CSVC)，注重通过合理的分区减少区域间无功耦合，保持区域内电压控制精度和无功出力的均衡程度，但其没有涉及到电厂之间多种形式的协调。在CSVC的传统方法下，所有电厂不进行区分就进行全局优化，这样即使能集中所有无功资源将中枢节点电压控制在设定值上，也会使得电厂的无功出力分配不均，使得部分发电机运行在恶劣的工况下，缺乏充足的无功备用裕度。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种AVC的二级电厂控制方法，该方法可以在电网安全、经济和优质之间进行有效的协调。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种AVC的二级电厂控制方法，其特点是，包括如下步骤：
S1，根据全网的拓展潮流方程，获得节点电压关于无功功率的灵敏度矩阵，并根据获得的灵敏度矩阵建立电厂优化无功控制策略的二级电压控制模型；
S2，对二级电压控制模型进行求解，然后根据求解的结果得到对应的控制策略，并下发给AVC子站；
S3，AVC子站根据选择对应的控制策略进行电压控制。
所述的步骤S1包括：
根据全网的拓展潮流方程，获得节点电压关于无功功率的灵敏度矩阵；
根据获得的灵敏度矩阵，SCADA采集的中枢节点和控制发电机高压侧的母线电压实际值，以及三级电压控制下发中枢节点的电压参考值，建立无功控制策略的二级电压控制模型，所述二级电压控制模型为：
其中，Vp为中枢母线当前电压，为区域中的中枢母线设定电压，Cg为中枢母线无功电压灵敏度矩阵，ΔQg为发电机无功出力的调节量，Wp和Wq为权重系数，α为增益系数，
Θg为无功裕度向量，其第i个分量为
其中，Qgi为发电机i的当前无功出力，ΔQgi为发电机i的无功出力的调节量，为发电机i的无功最大值，为发电机i的无功最小值，i为发电机的序号，||Θg||2为无功裕度向量集。
所述的步骤S1中还包括对所述的二级电压控制模型设定一约束条件：
其中，Cvg为高压侧母线无功电压灵敏度矩阵，VH表示发电机高压侧母线的当前电压，分别表示中枢母线电压下限和中枢母线电压上限；和分别表示发电机无功下限和无功上限；和分别表示发电机高压侧母线的电压下限、电压上限和允许的单步最大调整量，Vdc为换流母线的母线电压当前值。
所述的步骤S2具体包括：利用起作用集算法对二级电压控制模型的二次规划问题进行求解，得到ΔQg后，再利用灵敏度矩阵换算成电厂高压侧母线电压设定值的调整量ΔVH，作为控制策略下发。
所述的步骤S3包括：
将选择的无功调整策略以发电机无功调整量的形式下发至AVC子站；
AVC子站将发电机无功调整量转化为发电机机端的电压参考值调整量，然后根据转化后的电压参考值调整量修改励磁调节器参数，以实现电压控制。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
该方法可以在电网安全、经济和优质之间进行有效的协调。
附图说明
图1为本发明中协调二级电压控制的模型图；
图2为本发明一种AVC的二级电厂控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，图1为协调二级电压控制(CSVC)的模型图，其中
其中，Qg表示控制发电机当前无功出力，Vg表示控制发电机机端母线当前电压，Vp表示中枢母线当前电压，VH表示发电机高压侧母线的当前电压。Cg和Cvg为灵敏度矩阵，满足：
ΔVp＝CgΔQg
ΔVH＝CvgΔQg
如图2所示，并结合图1，则一种AVC的二级电厂控制方法，包括如下步骤：
S1，根据全网的拓展潮流方程，获得节点电压关于无功功率的灵敏度矩阵，并根据获得的灵敏度矩阵建立电厂优化无功控制策略的二级电压控制模型；
S2，对二级电压控制模型进行求解，然后根据求解的结果得到对应的控制策略，并下发给AVC子站；
S3，AVC子站根据选择对应的控制策略进行电压控制。
所述的步骤S1包括：
根据全网的拓展潮流方程，获得节点电压关于无功功率的灵敏度矩阵；
根据获得的灵敏度矩阵，SCADA采集的中枢节点和控制发电机高压侧的母线电压实际值，以及三级电压控制下发中枢节点的电压参考值，建立无功控制策略的二级电压控制模型，所述二级电压控制模型为：
其中，Vp为中枢母线当前电压，为区域中的中枢母线设定电压，Cg为中枢母线无功电压灵敏度矩阵，ΔQg为发电机无功出力的调节量，Wp和Wq为权重系数，α为增益系数，
Θg为无功裕度向量，其第i个分量为
其中，Qgi为发电机i的当前无功出力，ΔQgi为发电机i的无功出力的调节量，为发电机i的无功最大值，为发电机i的无功最小值，i为发电机的序号，||Θg||2为无功裕度向量集。
所述的步骤S1中还包括对所述的二级电压控制模型设定一约束条件：
其中，Cvg为高压侧母线无功电压灵敏度矩阵，VH表示发电机高压侧母线的当前电压，分别表示中枢母线电压下限和中枢母线电压上限；和分别表示发电机无功下限和无功上限；和分别表示发电机高压侧母线的电压下限、电压上限和允许的单步最大调整量，Vdc为换流母线的母线电压当前值。
所述的步骤S2具体包括：利用起作用集算法对二级电压控制模型的二次规划问题进行求解，得到ΔQg后，再利用灵敏度矩阵换算成电厂高压侧母线电压设定值的调整量ΔVH，作为控制策略下发。
本项目选取控制发电机的无功出力调整量ΔQg作为优化变量，这主要出于以下原因：
从无功电压控制的过程来看，起到本质作用的是发电机的无功出力，因此直接选用它作为控制变量能更准确描述实际问题，和通常的习惯保持一致。
由于在实际工程应用中经常出现多台参数接近的发电机挂接在同一母线，它们的无功出力对其他节点电压的灵敏度基本相同，这导致了灵敏度矩阵接近奇异，在求解二次规划问题时遇到困难。选择ΔQg作为控制变量，可以清晰的利用叠加原理将多台并列发电机的控制作用等效为其中某一台发电机的控制作用，从而保证得到可逆的灵敏度矩阵。
选用发电机的无功出力作为优化变量，可以更方便的在目标函数中对其进行必要的协调。
所述的步骤S3包括：
将选择的无功调整策略以发电机无功调整量的形式下发至AVC子站；
AVC子站将发电机无功调整量转化为发电机机端的电压参考值调整量，然后根据转化后的电压参考值调整量修改励磁调节器参数，以实现电压控制。
综上所述，本发明一种AVC的二级电厂控制方法，该方法可以在电网安全、经济和优质之间进行有效的协调。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。